恒流源电控系统在焦耐厂电捕焦油器上的应用

一、 现状分析 我焦耐厂电捕焦油器采用的是鞍山机电环保有限公司提供的GD系列可控硅控制电控系统。自2004年底投运以来，使用效果始终不理想。出口煤气中焦油含量明显超标，据化验指标显示，煤气中焦油含量长期在100-150mg/Mm3左右。虽经我方点检以及维修人员和厂家技术人员多方调试仍不能达到工艺要求。同时该套电控系统运行极不稳定，二次电压、二次电流波动很大,随着运行时间的延长,电场内部放电现象频繁,故障停车次数增高,严重影响后序工段的正常生产。另外，该套电控系统的自身特点决定其操作复杂、需要在工作状态下进行参数修改和模式选定，这样就对生产操作人员有较高的专业素质要求。同时可控硅控制系统全部采用单片机控制，对于日常维护有许多不利因素，发生故障时故障点不易查找及排除。因此我厂拟定技术改进方案，在保证生产正常运行的前提下对该套设备进行技术改进。 二、技术改进 为此我厂专业人员经过对设备使用状况及工艺情况的全面观察、了解和分析，并仔细研究和对比了可控硅高压电控的控制功能与恒流高压电控的工作特性，决定采用HL-6型恒流高压电控1A/75kV系统替代原来使用的可控硅电控系统。2006年3月初，2台恒流源电控安装就位。通过我厂点检人员及检修人员和厂家技术人员协同调试，于3月下旬正式投入使用。 在恒流源设备安装的同时我们又对电控系统的附属设备进行改造和更换。 1、将原来使用的升压变压器更换为HL-6型高压发生器，功率因数提高，进一步提高了设备的使用效率，降低了电能的损耗。同时由于采用的是新型高压发生器，避免了使用普通变压器时的变压器漏油现象，在节约生产成本的同时也延长了变压器的使用寿命。 2、将原先使用的高压屏蔽线缆更换为沈阳电缆厂的YJLW1*95mm2高压线缆，增强了高压线缆对于工况环境的适应性并减小了高压电缆的泄露电流。 3、在高压线缆进入电场的环节上增加了高压线缆配套附件“应力锥”，同绝缘瓷瓶共同使用，所使用的高压绝缘胶带为美国3M公司生产的高压胶带，绝缘性能更强。通过一系技术改造进一步增强了高压线缆的绝缘效果。 通过半年多的观察使用,效果良好。电空系统运行稳定、故障率低；电捕焦油器工作性能得到显著加强。经化验室抽样检测，电捕焦油器后煤气中焦油含量保持在50-60mg/Nm3，生产工艺要求为〈100mg/Nm3，满足生产工艺要求。 三、恒流源高压电控的工作特性及其对电除尘性能的影响 恒流源电控系统能收到如此显著的效果，是由电捕焦油器所处工艺条件的特殊性和恒流源电控系统的工作特点所决定的。 1、恒流电控改善了电场工作特性 焦耐厂的生产工艺决定了煤气中含有大量焦油。虽然经过初冷气喷洒冷却分离其中大部分焦油但煤气中焦油含量仍然很高。煤气中焦油含量过高意味着电场负载很大且波动频繁同时对后续工段的正常生产有极大影响；同时原来采用恒压源控制系统时电场频繁闪络，极易造成电极丝的损坏。虽然可控硅高压电控对电场内出现的闪络能够自动改变可控硅导通角，或通过人工调整闪络频率等措施使电场工作特性得到缓解但却无法从根本上改善其运行效果。恒流源高压电控在保持恒稳电流输入的前提下，能自动根据各种因素引起的电场阻抗的变化连续改变输入电压的大小而不致引起瞬间电压的大幅度波动，从而根本解决了电控对工艺状况及电场性状的适应性问题。 2、恒流电控提高了电场输入功率 对于电捕焦油器来说，输入到电场的电晕功率对捕集效果有着直接的影响。以下是通过数据统计对可控硅电控系统及恒流源控制系统这两种电控条件下的运行数据的比较： 表一：可控硅电控条件下的运行参数： 注：二次电压随使用时间延长而逐渐增高而二次电流逐渐降低，严重影响电除尘器的使用效果。 表二：恒流源电控条件下电除尘器的运行参数： 注：二次电压表指针摆动很小，二次电流表指针基本不动，电除尘器使用效果良好。 通过对两种电控系统的工作性能比较可以知道，可控硅电控下的一次、二次电流高且不稳定。恒流源电控下的二次电流基本保持设定值不变故能维持尘粒荷电所需的空间电荷，除焦油效率不随电场负载的变化而变化。再看表三和表四： 表三：恒压源（可控硅电源）的负载跟踪特性—负反馈： 注：电晕功率P=U2/Z，Z─电场等效阻抗 表四：恒流源负载跟踪特性—正反馈： 我们知道，可控硅电控通过改变可控硅导通角来抑制电场内出现的闪络，以保证电场的正常工作，在闪络严重的情况下，必然会造成瞬时电压电流的大幅度降低，同时容易造成电极丝的损坏，对电晕功率和捕焦油效果有极大影响；恒流源电控则是严格按照电场负荷情况来自动调整工作电压，输出电流保持不变，输入到电场的电功率根据负荷变化进行时时跟踪，因而反馈捕焦油效果总能维持良好的状态。从控制方式来看，可控硅电源由于采用火花跟踪进行反馈控制。当电场出现火花，无论这种火花是什么原因引起的，也不管电场需求的电晕功率是否足够，控制电路都认为是应当处理的，从而改变波形加以“熄灭”，结果使本来就不大的电晕功率降到更低，影响电捕焦油器的使用效果。而恒流电源是根据伏安特性即时跟踪，当电场发生火花时，即使频率很高，控制电路只认作电路阻抗发生了变化，电源供给的电压随电场阻抗相应变化电流基本保持平稳，注入电场的电晕功率也相对稳定。 3、恒流源电控的适用性 在更换恒流源电控系统之前，我们曾进入电场内部进行了检查，发现电极丝局部有损坏破丝现象。用手去摸感到有大量焦油颗粒吸附，不可能全部清除。同时破丝部位明显放电强烈。这种局部出现的放电花对整个电场来说，其实电流很小，但可控硅电控却同样要“灭弧”。灭弧降压后，工作电流更低。实际上，电场内部构件特别是电极丝吸附大量焦油颗粒相当于电场等效阻抗增加，恒流源电控在电场阻抗增加的情况下，为维持输入电场的电流，电压相应提高。这样即使局部区域出现火花或闪弧而整个电场的电流未达到设定电流时仍将继续提高输入电压以与电场阻抗相制衡，这正是焦油颗粒荷电并向阳极趋近所需要的应变。当电场内包括闪弧在内的总电流有超过设定值的趋势时，恒流电控立即予以抑制，故无需担心电流过载。 另外，电捕焦油器本体结构由于制造、安装等原因，内部构件特别是电极丝不可避免地存在毛刺以及极间距不均等现象，工作状态下，这些部位极易产生火花放电，对采取火花跟踪控制方式的可控硅电源来说，只要发生火花即降压予以消除，从而影响整个电场功能的发挥，也就是说可控硅电源对电场内部缺陷比较敏感。而恒流源电控对这些局部产生的火花同样根据其对电场总阻抗的影响来调整输入电场的电压，只要电总阻抗不发生大的变化，鉴于L-C电路正反馈的特性，其降压幅度和时间都很小。故局部的火花对整个电场的影响较小，电场仍保持着高的供电功率输入，从而使整个电场的功能得以充分发挥。 4、恒流源电控的操作简便性 恒流高压电控目前主要依赖控制电路自身的特点来适应电场阻抗的变化。只要控制好输出电流就能根据电场负荷自动调节输出电压，对于生产操作人员来说比较简便。同时该系统采用西门子S7-200控制，在我公司使用率较高，有利于日常备件的准备。同时我厂点检及维修人员也有大量维护这方面设备的专业知识及经验，有利于日常维护及发生故障时的查找解决。对于保证生产的连续性、稳定性有很重要的意义。 四、结论 恒流高压电控装置较之可控硅高压电控装置有其明显的技术优势，能够适应工艺条件的大幅度波动，对电场内部存在的机械缺陷和长期运行造成的电极吸附焦油所带来的电场阻抗的变化有较强适应性。通过采用恒流源电控系统极大的改善了我厂电捕焦油器的使用效果，保证了后续工段生产的顺利进行。