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三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

2016/6/17 16:19:09 人气:

随着面临国家最严环保法的正式实施,钢铁行业迫切需要严格控制烧结、转炉等烟气排放的污染程度,电除尘设备的升级改造已提到日程上来。针对现有技术中采用晶闸管高压电源、高频电源的不足,结合针对烧结机工艺特点,本文提出了一种新型高效低成本用于烟气净化的三相智能变频电源及相应的控制系统,弥补填补了国内空白。该系统在实现烧结粉尘排放达标的基础上还可显著降低电耗,助力于我国钢铁企业烟气排放达标。

1、三相智能变频高压控制系统

大型烧结机粉尘比电阻高,烟气成分复杂,除尘装备置于烧结机机头、机尾两处。机头机尾的粉尘特性如下:

1)烧结机机头的粉尘特性

烧结机机头烟气中含有大量的NOX、PCDD/FS(二噁英)、CO、SO2等有害物质。粉尘排放量较大,多为5μm以下的含CaO、K、Na粘性较高的细灰。其特点主要为:比电阻、温度波动大,易产生反电晕现象,易结露。

2)烧结机机尾粉尘特性

与烧结机机头相比,机尾粉尘排放量约占机头的50%-70%,粉尘浓度大,以粗灰为主(平均在40μm左右),比电阻相对稳定,约为1010Ω·cm,粉尘粘度较大(主要为Fe2O3、FeO)有较高的回收价值,比电阻较低,导电性能好。

针对静电除尘器运行过程中粉尘浓度高,粉尘结构变化复杂等情况,难以完全用纯数学的方式描述等控制难点,推出的基于IGBT变频控制技术与智能控制相结合的高压控制系统,其特点如下:

●运行时始终保持高压运行,比现有设备高10—20KV,有力克服反电晕现象;

●采用IGBT比现有单相电源控制响应速度快50—300倍。

●利用变频提升电功率的控制技术,更高效地提高除尘效率。

●利用IGBT变频控制与智能模糊功率优化相结合的控制技术,除尘效率比现有       系统提高40-50%的基础上更加节省电耗,降低环保运营成本

三相智能变频控制系统也可广泛应用于冶金 、烧结、湿式电除尘、电厂、水泥、有色金属等电除尘系统。

三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

干法除尘用三相智能变频高压控制系统原理图

2、三相智能变频电源技术特点:

1)运行时始终保持高压运行,比现有设备高10—20KV,有力克服反电晕现象;

三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

2)采用IGBT变频控制,提高系统响应速度50—200倍。

三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

上图验证了三相智能IGBT变频电源的控制电压电流的响应速度快(红色电压/蓝色电流),输出电效率高(绿色阴影面积),除尘效果更好。三相智能变频电源在输出功率及响应速度上均大幅度优于三相晶闸管调压电源。

3)针对工艺变化,采用电压/电流双闭环变频控制技术,利用逆变器的控制原理,产生恒定的无纹波除尘高压。因此该系统在烟气量过大时,通过变频提升高达3倍的电功率输出,电流控制更为平稳,有效提高除尘效率,系统功率因数可达0.99,相对可控硅系统提高综合电功率50%以上。

三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

粉尘浓度小时IGBT控制输出压流波形                                               粉尘浓度大时IGBT控制输出压流波形

(采样周期500us)                                                                                 (采样周期250us)

4)采用智能控制技术(闪络模糊识别控制、最佳电晕功率模糊优化等),在工艺稳定,除尘系统运行正常情况下,提高除尘效率40-50%,更加节电。

三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

 

转炉炼钢静电除尘二次电压/流与粉尘排放曲线关系图

注:绿色代表除尘器电流;红色代表除尘器电压;青色代表粉尘排放量;蓝色代表电流平均值。

表1 三种三相电源耗电量对比

 三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

表2 几种不同的高压电源性能对比

三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

3、应用案例

1)三相高压变频电源安装在济钢210t转炉主画面

三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

2)三相高压变频电源安装在济钢210t转炉B电场的运行曲线

三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

通过对比附图:三相智能变频电源运行在210t 粉尘浓度高的运行现场保持高电压电流输出,而运行在210t 上的单相电源在粉尘浓度大时难以维持高电压电流输出,难以满足需求。

4、三相智能变频电源业绩表

三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

 5、系统改造案例

 

三相智能变频电源助力烧结机烟气排放达标

 

6、结束语

目前市场上流行的高频电源由于是采用电压/频率成正比的软开关控制原理,即电压低则频率低,在粉尘浓度大的低电压场合,其效果与工频单相电源相当,大大降低了除尘效率。BQ-05变频电源在同样高效节电除尘的基础上,可以根据冶金生产流程的不同工况,不同的粉尘浓度,由电压、电流、功率综合分析和优化,来改变电源的频率和电压,实现高效净化的效果,特别是在粉尘浓度高的恶劣场合,有效地避免了电晕火花,大大提高了除尘效率。显然BQ-05变频电源无论除尘效率、节电效果、工况适应等都优于高频电源

三相智能变频高压控制电源适用于复杂工况下运行的除尘系统。由于真正实现了工艺与设备相结合的一体化设计,不但解决了目前市场上单相高压静电除尘电源难以满足环保需求的难题,还同时兼顾了企业节能、降成本的需要。需要强调的是:目前条件下,企业只需在其除尘系统的第一、二电场安装本电源,就可明显提升除尘效率且节电。换下的电源可以作为后面电源的备件。实现低成本环保升级。


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