高频电源在钢铁烧结机尾除尘的应用
时间：2021-01-28 08:03:36 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：文章通过分析高频电源原理与特点，以及在烧结机尾电除尘器的应用情况，说明钢铁行业烧结机尾除尘使用高频电源可实现粉尘浓度长期、稳定低排放（出口含尘浓度≤30 mg/Nm3），达到国家2012年新出台的《钢铁工业、球团工业大气污染物排放标准》新要求，为日后钢铁行业烧结机尾电除尘器的电源选择，或是老除尘设备的提效改造，提供借鉴意义。
关键词：钢铁行业;烧结机尾;电除尘器;高频电源;低排放;30 mg/Nm3
中图分类号：TF805.34 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）36-0026-03
1 概 述
近几年来，我国工业取得了高速发展，同时带来的空气污染也日益严重，越来越多的城市出现大面积的雾霾天气，严重影响到人们的日常生活。钢铁工业是污染大户，因此引起了国家环保部门的高度重视，为控制钢铁企业空气污染，2012年国家环保部门针对钢铁工业出台了新的排放标准要求。
根据《GB 28662-2012钢铁工业、球团工业大气污染物排放标准》的规定，烧结机机尾、带式焙烧机机尾及其它生产设备，自2012年10月1日起，将执行颗粒物新的排放标准，将颗粒物排放限值从早期的100 mg/Nm3、50 mg/Nm3，降低至30 mg/Nm3。
新标准的执行将对钢铁行业烧结机尾等环境电除尘器带来巨大挑战，由于烧结机尾等环境除尘烟气中含尘浓度较高（高时达30 g/Nm3以上），粉尘细，现有电除尘器所配的常规的单相工频电源因其转换效率低（一般在70%以下），电压、电流平均值与峰值差异较大，电场电晕功率低，除尘效率提高受到很大限制。因此，常规工频电源要达到≤30 mg/Nm3的粉尘排放相当困难。鉴于此，迫切需要寻求一种高效电源以实现粉尘排放到达新标准的要求。
本文通过高频电源原理与特点的分析，并结合实际工程应用效果，来说明高频电源应用于钢铁行业烧结机尾电除尘器实现低排放的可行性。
2 烧结机尾除尘的特点与电源现状
钢铁厂烧结机尾卸料端的除尘（简称烧结机尾除尘），机尾卸料端包括机尾卸矿处、单辊破碎、热筛、冷却设备的受料、卸料点。这些部位所产生的粉尘量较高，且受烧结工艺、吸尘点断面风速等因素的影响，粉尘浓度波动很大。现有数据表明，机尾除尘入口烟气粉尘浓度一般在20 g/Nm3左右，高时能达到34 g/Nm3以上;粉尘颗粒细，小于10微米以下的粉尘占7%～50%不等;烟气平均温度为60～160 ℃;粉尘比电阻在109～1 011 Ω cm之间。
当前，电除尘器以其处理烟气量大、效率高、阻力低、运行维护成本低、寿命长等优点，相对布袋除尘器得到市场更多的青睐，但电除尘器的除尘效率受影响的因素较多，其中供电电源性能最为关键，其性能好坏直接影响到电除尘器效率的高低。根据电除尘多依奇公式可知，对于同一台电除尘器本体，在烟气工况相同的情况下，粉尘的驱进速度越大，除尘效率越高。而驱进速度与电场平均电压与峰值电压成正比，即电场电压越高，除尘效率也越高。因此，为获得更高的除尘效率，选择一种更能提高电场运行电压的电源至关重要。
当前用于电除尘上的电源种类较多，主要有可控硅调压单相电源、三相电源，还有恒流电源，高频电源，脉冲电源等。一直以来，因早期环保要求不高（一般能满足100 mg/Nm3以下即可），同时考虑到投资的经济性，机尾除尘电源几乎全为可控硅调压单相工频电源。
随着环保标准的提高，加之机尾除尘入口浓度较高，粉尘较细，采用工频电源往往电流较低，电压不高，除尘效率很难有大的提升，粉尘排放达到50 mg/Nm3尚且能基本满足，但要达到30 mg/Nm3以下的排放要求，工频电源则很难实现。
鉴于此，为大力提高机尾电除尘器除尘效率，以满足日益严格的环保排放标准要求，讨论研究推广一种高效电源用于机尾除尘很有必要。
3 高频电源与提高除尘效率原理
3.1 高频电源原理与特点
3.1.1 高频电源工作原理
高频电源工作原理，如图1所示，380 V三相交流电源，经整流器整流成直流电源后，再通过全桥串并联谐振电路逆变成高频交流（其工作频率可达到40 kHz），之后经过高频变压升压与高频整流器整流，输出0～80 kV的直流高压电源至电除尘器电场。
3.1.2 高频电源特点
其特点主要有：
①高源电源输出电压高、电流大、频率高，能大幅提高除尘效率，通常能提高除尘效率达30%以上，有时能达到70%。
②效率高电耗小，相比工频电源节电20%以上。高频电源的功率因素大于0.9，转换效率在90%以上，而工频电源效率一般不到70%。
③高频电源为三相电源，相对单相工频电源对电网影响很小，无缺相损耗，对电网不会造成污染，属于绿色电源。
④高频电源变压器与控制柜为一体式，体积小、重量轻，不到工频电源三分之一。
3.2 提高除尘效率原理
高源电源输出电压高、电流大、频率高，能大幅提高除尘效率，通常能提高除尘效率达30%以上，有时能达到70%。其提高除尘效率的原因主要有三：
第一，高频电源纹波系数很小，输出电压波形近似一条直线，因此大大提高了电除尘器的运行平均电压和电流，可有效抑制电晕封闭的发生，非常适合于比电阻较适中的粉尘和粉尘浓度较高的烟气工况。高频电源直流供电波形，如图2所示，间歇供电二次电压波形，如图3所示。
由电除尘理论可知：
η=1-e■W=1-e-fw
