高频电源在静电除尘器上的应用

2013-11-06李玉忠魏瑞军李志忠李岸超

机电工程技术 2013年11期

李玉忠，魏瑞军，李志忠，李岸超

（新会双水发电（B厂）有限公司，广东江门 529153）

0 前言

在国家提倡节能减排的背景下，发电厂积极采取各种节能降耗的措施和技术。大功率高频电源是新一代静电除尘器的供电装置，与目前普遍使用的工频电源相比，可以在确保除尘效率的前提下，大幅度减少静电除尘器的电耗[1]。某发电厂将静电除尘器由工频电源改为高频电源后，取得了显著的节能效果。

1 高频电源原理

高频电源是将三相交流输入经过三相整流为直流电源，经逆变为高频交流电，最后整流输出直流高压。变换器实现直流到高频交流的转换，高频变压器和高频整流器实现升压整流输出，为除尘器提供电源，高频电源系统见图1。

1.1 高频电源节能原理

静电除尘器的工频电源频率低，电源转换效率只有75%，而高频电源转换效率为95%，此项节电约20%。

图1 高频电源系统图

静电除尘器采用工频电源供电产生电晕时，只有极少量电能用于烟尘荷电，绝大部份电能做了无效的空气电离。而用高频电源向除尘器供电时，用脉宽5～10 μs的脉冲使烟尘荷电，其特点是荷电量大而能耗非常少，使电能大幅度下降。

高频电源是三相整流后，在纹波非常小的直流上再进行逆变，因而直流脉冲的幅值可以有效控制在非火花区内，基本不产生火花，即使产生火花，也可以在5～10 μs内自行关断，而工频电源火花多而耗能大，一旦产生火花要10 ms（即10 000 μs）内才能关断，所以高频电源可以达到节电的目的。高频电源的节能原理图如图2所示。

图2 高频电源节能原理图

1.2 高频电源除尘增效原理

高频电源由于高压转换始终工作在50 kHz以上，可以控制在非火花区内把脉冲幅值调到最大，即二次电压调到最高，不会像工频电源出现放电的时间，而一直保持可荷电状态，因而烟尘总体荷电量大，特别对微细烟尘也容易荷电，所以从理论上，高频电源可达到提高除尘率的作用。

对高比电阻烟尘，若用工频电源供电，很易产生反电晕放电，一旦出现反电晕放电，会产生反电晕放电扬尘，影响出口烟尘指标，而用高频直流脉冲供电，供电的脉冲时间任意可调，具有更宽的脉冲宽度和脉冲频率选择自由度、更陡峭的电压上升率，使高比电阻烟尘在集尘极上有足够的放电时间，基本消灭了反电晕放电，使除尘效率提高。直流脉冲幅值可控，不会产生火花放电，即使产生火花，在5～10 μs内即自行关断，不会因火花而产生扬尘，所以从理论上，高频电源可达到提高高比电阻烟尘脱除率的作用。

2 工程实例

2.1 改造前的设备状况

某发电厂2×150MW机组2004年投入商业运行，所配锅炉为哈尔滨锅炉厂480 t/h循环流化床锅炉，配套福建龙净环保股份公司生产的BE301/-4/23/450/14.53/8×4-G型双室四电场静电除尘器，电场有效断面积301 m2，最大烟气量为763235 m3/h，设计除尘效率99.8%。除尘器原采用380 V三相控工频电源，为了达到节能目的，拟将静电除尘器电源改造为高频电源。

2.2 改造方案

2012年12月24日开始对两台机组中的一台静电除尘器进行改造，经过6天完成设备的安装，通过安装8台HEP8000高频高压自冷型数字除尘电源代替原相控工频高压电源对电场进行供电。为保证设备正常运行和便于对比验收，最大限度提高产品运行可靠性，原有8台工频电源控制柜和整流变压器均保留，通过增设一台三点式转换柜，确保新柜体与原电源及电场接口位置不变，使新旧电源通过转换柜实现方便切换，以保证电场电源连续、可靠、高效运行。高压出线采用150 kV高压电缆进行架空安装，高压电源连线安装情况见图3。