（安钢集团信阳钢铁有限责任公司 河南信阳 464194）
摘要：本文介绍了脉冲高压电源特性，同时以现场实例说明脉冲高压电源在烧结机头电除尘器中的应用，可带来极好的环保效益及经济效益，值得在烧结机头电除尘器中推广应用。
关键词：烧结机；电除尘器；供电电源；供电方式；脉冲电源
1 前言
烧结机头电除尘器所收下的灰比电阻值高，烟尘导电性能差，荷电烟尘到达收尘极或电晕极很难释放出静电荷，静电荷的堆积会阻止荷电烟尘向收尘极或电晕极的移动，造成电除尘器供电电源运行中普遍存在运行电流低、闪络频繁的情况。钢铁行业现有的电除尘器多在几年前甚至十几年前建成投产，随着近几年钢铁厂原料矿石采购更需经济性，无法按原设计原料矿石采购，实际使用时粒径、比电阻、浓度等变化大，从而造成排放超标现象较为严重，同时加速设备的磨损，亟待进行升级改造。
2.脉冲高压电源供电优势及原理
现有的除尘器高压供电电源主要有单相工频电源、三相高压电源、高频电源和脉冲电源等。脉冲高压电源是由基础直流高压单元和脉冲高压单元组成。其中基础直流高压单元可由常规单相电源，三相电源及高频电源产生基础电压；基础直流电压常输出40 ~60kV。脉冲高压单元在基础电压的基础上叠加最大峰值80KV高压脉冲。由脉冲高压单元加高频电源组成的脉冲高压电源可提供接近纯直流到脉动幅度很大的各种电压波形，针对各种特定的工况，可以提供最合适的电压波形，从而提高除尘效率，使其成为烧结机头电除尘器高压供电的理想电源。
脉冲高压单元的基本工作原理：三相交流电升压整流成直流中压，由储能电容、脉冲变压器、电除尘器负载电容组成串联谐振电路，开通功率开关IGBT，控制高压谐振脉冲的输出，通过耦合电容叠加到电除尘器电场的基础直流电压之上，使电场二次电压峰值得到极大的提高，最高峰值达140KV.
2.1 直流供电方式对比
由脉冲高压单元加高频电源组成的脉冲高压电源具有更加明显的优势。高频电源纯直流供电时，输出直流电压比单相工频电源平均电压要高约30％，因为单相工频电源峰值电压在电除尘器电场中触发火花，显著地限制了加在电极上的平均电压。而高频电源谐振频率为30～50kHz，同常用的单相工频电源相比，高频电源纹波系数小于3%，在直流供电时它的二次电压波形几乎为一条直线，提供了几乎无波动的直流输出，这使得静电除尘器在中低比电阻粉尘和高浓度粉尘的工况下，能够以次火花发生点电压运行，从而提高了电除尘器的供电电压和电流，增大了电晕功率的输入，提高了电除尘器的效率。另外当电场发生火花放电时，单相工频电源至少要关断一个半波（10ms），高频电源可在很短的时间（几十微秒）内使火花熄灭，5～15ms恢复全功率供电。
三相电源输出波形也接近纯直流，纹波系数在±5%以内，适合中低比电阻粉尘工况。三相电源采用6只可控硅同步移相调压，经三相整流变压器升压后，整流成一路300Hz直流高压信号输出。当发生火花闪络放电击穿时，三相电源虽输出火花封锁信号，却无法完全封锁输出。因此，由于三相电源电路特点所致，火花上冲较为激烈，较易拉弧，需要采用新的控制技术。用于烧结机头此类闪络较频繁的场合易造成阳极板电蚀。
2.2 工频电源间歇供电与脉冲电源供电方式对比
单相工频电源间歇供电方式之所以可以抑制反电晕现象是因为反电晕的产生需要一定的时间，单相工频电源在反电晕产生时刻控制电除尘器的供电，当灰尘层的瞬时电压降到初始值时，再次进行供电，即通过在给定时间间隔内给电除尘器反复的施加电压和降压有效地抑制反电晕的产生，同时先进成熟的单相工频电源可根据现场工况特别是比电阻情况自动选择其间歇供电占空比，达到一定的除尘效果及节能效果。但由于受本身频率的限制，其Pon时间最小为10ms。
脉冲高压电源提供的脉冲宽度65 μs～150 μs，脉冲重复频率5 pps～150 pps，基础直流电压40 ~60kV，脉冲幅值60~80 kV。其脉冲宽度在几十微秒到几百微秒之间，在较窄的高压脉冲作用下，可以有效提高脉冲峰值电压，增加粉尘荷电量，克服反电晕，增加粉尘驱进速度，提高电除尘器的除尘效率并大幅度节能。
脉冲高压电源以窄脉冲（120μS及以下）电压波形输出为基本工作方式，其主要目的是在不降低或提高除尘器运行峰值电压的情况下，通过改变脉冲重复频率调节电晕电流，以抑制反电晕的发生，使电除尘器在收集高比电阻粉尘时有更高的收尘效率。随着脉冲高压电源电源应用逐渐增多，技术逐渐成熟，成本相应的降低下来。
3 脉冲高压电源应用实例
3.1安钢集团信阳钢铁二烧结机头电除尘器改造的应用
安钢集团信阳钢铁有限公司二烧结机头电除尘器为卧式双室三电场结构，断面积为216 m2同极距为400mm，采用6台0.8A/72kV工频电源。
电除尘器技术参数：
⑴处理气体量：480000m3/h
⑵处理气体压力：-20000Pa
⑶烟气温度：通常80-180℃（最高200℃）
⑷入口含尘浓度：5.0g/Nm3
⑸设备阻力损失：≤300Pa
⑹排放要求：≤60mg/Nm3
改造前后运行参数如表1所示：
表1A 改造前运行参数
从运行参数看，自2015年投运以来，运行效果一直不好。特别是第三电场反电晕极其严重，造成设备的超标排放，将高压电源工作方式改成间歇供电，因反电晕太严重，效果不理想。2017年底进行改造，跟据除尘器本体情况及改造周期短、费用最小的原则，经过现场停炉进去除尘器本体检后，制订出第三电场改用脉冲高压电源的方案，基础直流高压利旧原来的工频电源，在除尘器顶部增加脉冲高压单元，对控制回路进行简单改造。改造后运行参数如下：
表1B 改造后运行参数
经厂里安环部测试，改造前排放为90mg/Nm3，改造后排放为30m/Nm3g，优于合同中的50mg/Nm3。由运行参数对比可以看出：电除尘器第三电场改造前第三电场存在严重的反电晕情况，说明除尘器的收尘效果有限，而改造脉冲高压电源后输出电晕功率有了非常明显的提升，特别是峰值电压有了明显的提高，可以很好的解决反电晕问题。由此可以看出脉冲高压电源相比工频电源更适合于此类工况下的运行。
4 结语
从应用案例来看，脉冲高压电源适合于烧结机头电除尘器这种粉尘比电阻高、运行电流小、除尘效率低的电除尘器的改造。使用脉冲高压电源后电除尘器对烧结机头各种工况适应性强，电晕功率提高明显，具有明显的环保效益及经济效益。因脉冲电源的基础高压单元可以有几种方式，使得在电除尘器改造提效中节省大量的时间及经济成本。同时，脉冲高压电源随着应用的增加，在设计的各方面参数性能已能满足烧结机头电除尘器工况变化大的要求，值得在烧结机头电除尘器中大范围推广应用。
参考文献：
[1] 唐国山 工业电除尘器应用技术，北京，化学工业出版社，2005（9），298
论文作者:孙浩,李炉生
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：脉冲论文; 电除尘器论文; 电源论文; 电晕论文; 电压论文; 机头论文; 高压论文; 《电力设备》2019年第1期论文;