电除尘三种高压电源装置的可靠性研究王东青

1、 电除尘三种高压电源装置的可靠性研究王东青 摘要：随着火电厂大气污染物排放标准(2011)的确定，重点地区特别排放限值即为烟尘排放浓度不大于20毫克/立方米国家大气粉尘排放新标准的实施,部分企业原有的电除尘设备无法达到排放标准。本文通过对沿海某4*600MW燃煤发电厂4号机组静电除尘器改造后的工频电源、高频电源、脉冲电源的三种高压电源装置在运行中的状况来说明各个高压电源装置的优缺点及其他们互相组合后在除尘器中的实际应用效果。关键词：电除尘、高频电源、脉冲电源、工频电源1概述燃煤发电机组，因发电所用煤种、机组负荷变化等因素导致的发热量与灰粉变化等问题严重影响电除尘的除尘效率，使电除尘的除尘效率达不到设计预期，粉尘排放量难以控制。随着火电厂大气污染物排放标准（2011）的确定，大部分企业无法满足新的排放标准。沿海某4*600MW燃煤发电厂电除尘器为双室五电场四通道设计，每台炉电除尘器共20台硅整流变压器及高压控制柜，采用GGAj02（DJ-96）型电除尘器微型机自动控制高压供电装置。由于煤种和负荷的不断变化，致使电除尘除尘效率过低，电场火花率居高，粉尘排放量难以控制，排放量远高于设计值，无

2、法满足新的排放标准。为了满足新的排放标准，通过技术改造后电除尘A、B测浊度均低于20mg/m3。2工频高压电源供电装置电除尘工频可控硅电源，已应用了几十年，属于成熟产品，闪络（火花）控制特性已很成熟，应用间歇供电方式克服高比阻粉尘引起的反电晕的技能提效技术也已经很完善，是目前国内应用最广泛的电除尘高压电源。沿海某4*600MW燃煤发电厂4号机组静电除尘器对4电场4台硅整流变压器供电装置进行升级，主要将智能控制器DJ-96升级为JH2000C型智能控制器。此控制器控制部分采用了先进的十六位单片机和外围芯片，具有处理速度快、功能强、电路结构简单、功能完善、可靠性好等优点。此外，具有优异的闪络控制性能，通过对电场中电压电流波形变化的分析，能非常准确的判断闪络，并能做出最佳处理，在闪络处理上采取了下降幅度小，回升速度快的方法，并能自动适应工况条件的变化，无需人工调节。而且具有完善的故障报警合保护功能，能保证设备安全可靠地运行。从此燃煤发电厂改造后设备的运行维护了解，改造后设备已连续正常运行1年，供电装置运行稳定，未发生因设备固件原因造成电场跳闸，相比与初始安装的工频电源装置稳定性有很大提高，维

3、护检修方便，运行方式多样，满足现场工况要求。但是，工频高压电源供电装置还存在以下缺点：工作频率低，效率转换低（一般在70%以下）因此能耗高；电源输出为两相380V交流工频电源，又是工频相位调节，致使输入功率因数低至0.7以下，容易造成配电系统的不平衡；输出波纹大，平均电压比脉动峰值电压要低25%左右，致使电晕电压低下，波形又是单一的工频波，在高浓度粉尘、高比阻等工况下，很难达到环保排放要求。3高频电源供电装置电除尘用高频供电装置（简称：高频电源）是相对于目前常规工频（50HZ）电源而言，高频电源的频率可达40kHZ，相当于常规工频电源的800倍。高频电源将工频三相交流电源整流后经高频逆变、升压、二次整流后变换成直流负高压输出。沿海某4*600MW燃煤发电厂4号机组静电除尘器对1、2、3电场12台硅整流变压器供电装置由工频电源改造为JHGP-1.8A/80kV-HW型高频高压电源。此高频高压电源与传统的可控硅控制工频电源相比性能优异，具有可大幅度提高除尘效率、输出直流电压波纹小、平均电压高、体积小、重量轻、集成一体化结构、转换效率与功率因素高、三相供电平衡、对电网影响小等多项显著优点。高

4、频电源供电装置具有高达93%以上的电能转换效率，在电场所需相同功率下，可以比常规电源更小的输入功率（约30%），具有更好的荷电强度，在保证粉尘充分荷电的基础上，可以大幅度减少电场供电功率，从而减少无效的电场电功率。且其为三相输入，三相供电平衡，功率因数大于0.95，无缺相损耗，无电网污染。此外高频电源供电装置的输入电压波纹系数比常规电源小（电除尘器高频高压电源4%，而常规电源约30%），可大大提高电晕电压（约30%），从而增加电场内粉尘的荷电能力，也减少了荷电粉尘在电场中的停留时间，从而可提高除尘效率。但是由于控制技术和制造工艺的难度大，且功率越大技术难度就越大，因此高频的选用只能选择高压、大电流、有多年运行经验的成熟产品，其可选性较小。对于高比阻的细微颗粒除尘率较低。4脉冲电源供电装置沿海某4*600MW燃煤发电厂4号机组静电除尘器对5电场4台硅整流变压器供电装置由工频电源改造为韩国浦项制铁生产的POSMPS2000脉冲电源供电装置。此脉冲电源方式为直流电压+脉冲电压（DC：1550KV,Pulse：2060KV），是一种独特的基础电压叠加脉冲电压的双电模式，相比于传统的工频、高频电

5、源，能使粉尘的趋近速度明显提高。脉冲电源供电装置中直流电压起集尘作用，MicroPulse电压功能使粉尘粒子带电，直流电压和微脉冲叠加有效抑制反电晕和二次扬尘，有利于收尘，同时使电场获得尽可能大的电晕场强，使高比阻粉尘充分实现电离、吸附、放电等过程。此外，脉冲电源供电装置容易清除高比阻微尘（10111013cm），可以弥补高频电源和工频电源对细微颗粒除尘低的缺点。并且耗电量少，在获得较高场强的状态下使电耗最大可能的节省（相比于直流电源可节约60%90%）。从此燃煤发电厂改造后设备的运行维护了解，脉冲电源供电装置在投产运行1年中基本稳定运行，1次报二次电流低跳闸（检查原因为脉冲变压器内部电源板电弧烧伤导致），2次报脉冲电压过压（原因为电场内部输灰问题）。此供电装置自动化程度高，电气元件运行稳定，适用于长期运行状态。但是采用此种装置对国内燃煤电场来说成本投资大，且多年成功运行经验较少，对于前端电场没有优势。5三种电源装置的组合运用沿海某4*600MW燃煤发电厂4号机组静电除尘器改造后为1、2、3电场为高频电源供电装置除尘，4电场为工频电源装置除尘，5电场为脉冲电源装置除尘。通过这三种电源装

6、置的组合应用使得4号电除尘的除尘效率大大提高，又减少电能的使用。由于电除尘前电场的粉尘浓度大，且尘粒在空间的分布较为均匀，所以前电场的主要作用就是充分收集荷电后的不同粒径的尘粒，因此气体在前电场电离越充分，也就意味着前电场尘粒的荷电效果越好。高频电源是把三相工频电源通过整流形成直流电，通过逆变电路形成高频交流电，再经整流变压器升压整流后形成高频脉动电流送除尘器，负载运行时起晕电压比采用工频电源起晕电压低，有利于运行电流的提高,与工频电源相比，高频电源可增大电晕功率，从而增加了电场内粉尘的荷电能力。高频电源的输出电压比工频电源平均电压要高约30%，因工频电源的峰值电压易产生火花，因此导致工频电源的平均电压较低，以致电极上的平均电压较低。所以选择在前电场安装高频电源可以有效提高二次电流的输出，增大前电场的除尘效率。当高频电源间歇性供电时，其脉冲宽度更窄、频率的选择范围更大、电压上升率更陡。这能有效抑制反电晕，从而提高除尘效率。根据实际监测情况来看，该电厂#4机组电除尘1、2、3电场改用高频电源后，前电场的除尘效率有了较为明显的提高，具体体现在电除尘前电场浊度值下降明显，前电场输灰量增加。高

7、频电源对电除尘的除尘效率确有帮助，但对细微颗粒物的收集效果仍不明显。其主要原因是国内现有高频电源仍无法使细微颗粒物荷电，经研究分析及对国内外有效经验的借鉴，发现脉冲电源由于其微脉冲的特性，对细微颗粒及粒径较大的颗粒物均有较好的收集效果。该电厂#4机组电除尘5电场采用MPS脉冲电源技术,使用短宽度的脉冲施加高脉冲电压所产生的电场很稳定,不会产生逆电晕现象,毫秒级脉冲电源使细微颗粒荷电效果更好，粒径在10m附件的细微颗粒物，电量能从34有效提高到67的电量单位。且由于脉冲电源对粒子的驱进速度快，所以脉冲电源对细微颗粒的收集有明显的效果。所以，合理利用高频电源和脉冲电源代替工频可控硅电源，既能够提高电除尘的除尘效率，又能够减少电能的使用，还能够降低建造成本。6总结总之，电除尘三种高压电源装置在电除尘的正常运行中各有各的优势，某燃煤电厂合理利用了三种高压电源的特性，在不改变电除尘本体结构的情况下进行高压电源的改造，通过高频电源和脉冲电源的组合应用，在前电场运用高频电源，对直径较大的颗粒物进行收集后，在末电场使用脉冲电源，对细微颗粒物进行收集。有效减少了电除尘出口浓度。取得除尘电价的同时，降低电除尘用电量改善当地环境带来经济效益的同时有着显著的社会效益，同时也提升了企业形象。参考文献：1刘帅.高频静电除尘电源的研究与研制D.上海:上海交通大学电子信息与电气工程学院,2009.2郭俊,邱江新,陈颖,等.电除尘用大功率高频高压电源的开发A第11届中国电除尘学术会议论文集C.武汉:中国环保产业协会电除尘委员会,2005:518-521.3张谷勋.全面推动我国电除尘器(ESP)电源的高频化进程A第12届中国电除尘学术会议论文集C.武汉:中国环保产业协会电除尘委员会,2007:351-355.4吴彦.脱除SO2和NOX用高压脉冲电源特性的研究J.大连理工大学学报，1994，34（5）:518-521.5盛立丞,等.静电除尘器高频电源控制系统研制D.杭州:浙江大学,2010.6崔锦华,周恩德.高压脉冲电源MPS一节能高效的电除尘电源系统介绍C.全国火电大机组(300MW级)竞赛第三十八届年会C. -全文完-

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