高频电源在1000 MW 机组电除尘上的应用及优化分析

朱培峰

(国电泰州发电有限公司，江苏泰州 225327)

随着国民经济的发展，我国对环境污染控制水平的要求不断提高，新的环保法规中粉尘排放标准日趋严格。为保护环境，实现经济可持续发展，我国火电企业以节能减排为中心任务，大力发展和推广节能减排新技术。电除尘器作为我国燃煤锅炉烟尘排放治理的主要设备，电除尘器电源是其核心装置，它能产生除尘所需的高压，对除尘效率有着至关重要的影响[1]。为了降低粉尘排放浓度，落实国家节能减排政策，国电泰州发电有限公司经广泛调研[2-4]，决定采用电除尘器高频电源技术对1 号机组电除尘器实施升级改造，通过不同工况的现场试验和分析，对电除尘器高频电源的运行方式进行优化调整，使其达到良好的除尘性能。

1 高频电源技术特点

1.1 高频电源工作原理

高频电源能够在电除尘器火花放电或短路时快速关断，封锁电源输出，使电源具有快速动态响应特性。该特性也使得高频电源实现了接近纯直流的输出，提高了供电电压，从而提高了电除尘器的电场强度和粉尘荷电量，增加了电除尘器内粉尘所受电场力，加快了粉尘迁移速度，提高除尘效率，减少烟尘排放[5]。在投入工程应用以来，高频电源以除尘效率高、系统节能效果好，减少电除尘器的运行费用等稳步成为电除尘器产业领域的重要标志和电除尘器技术改造的首选供电设备[6，7]。

1.2 高频电源运行方式

高频电源的脉冲宽度、脉冲幅度、供电频率均可以快速调整，控制非常灵活，可根据电除尘器电场的实际运行工况，实时提供最适合的电压、电流波形，工况适应能力强[5]。以南京国电环保科技有限公司的HF-02型高频电源为例，该型号高频电源提供了恒定周期供电和脉冲供电2 种方式。

（1）恒定周期供电方式。高频电源按照预先设定的频率进行工作，输出电压和输出电流均由工作频率决定。这种工作方式下，为满足电除尘器出口排放要求，必须保持设备运行在较高功率点，电能消耗较大，对运行人员的操作要求较高，难以满足煤质、负荷、烟气等变化较大时的运行要求。

（2）脉冲供电方式。脉冲供电方式下，高频电源的供电输出由一系列高能脉冲和低能脉冲组成，输出电流波形类似于正弦波。实践证明，与常规的高压供电方式相比，脉冲供电可以为电除尘器提供较高的峰值电压，克服高比电阻引起的反电晕，提高除尘效率，同时减少了电场中的无效和反效电能，从而实现了大幅度的节能。在电除尘器的日常运行中，在满足除尘效率和排放达标的前提下，一般采用脉冲供电方式。

2 高频电源应用及优化分析

2.1 高频电源应用情况

国电泰州发电有限公司1 号机组为1000 MW 超超临界燃煤发电机组，除尘系统采用浙江菲达保科技股份有限公司生产的三室五电场电除尘器，设计除尘效率99.7%。电气部分配套使用南京国电环保科技有限公司生产的HF-02 型高频电源。在调试期间，高频电源均采用脉冲供电方式运行，且5个电场的运行参数基本一致，输出功率较为接近，主要技术参数如表1所示。在所有电场高频电源均正常工作情况下，电除尘器所有通道出口的烟尘排放浓度平均值为44.9 mg/m3，小于50 mg/m3。

2.2 高频电源优化调整及分析

2.2.1 高频电源参数调整内容

为进一步提高除尘效率，国电泰州发电有限公司结合1 号机组电除尘器的运行实际情况，在燃煤煤种和负荷等运行工况不变的情况下，不断优化调整供电电源参数并分析现有高频电源的工作方式，以充分发挥电除尘器供电电源的除尘作用。

高频电源参数调整方法。在多数情况下，燃煤电厂电除尘器一、二电场烟气量大，粉尘含量高，往往需要较大的荷电能量，因此在优化调整时增大了电除尘器一、二电场的高频电源输出峰值电压；由于三、四、五电场的粉尘含量较少，所以在保证电除尘器出口烟尘浓度的前提下，适当降低三、四、五电场的高频电源输出功率。高频电源运行优化后主要技术参数如表2 所示。

表1 高频电源运行优化前主要技术参数

表2 高频电源运行优化后主要技术参数

2.2.2 高频电源优化结果及分析

在燃煤煤种不变，且与优化调整前锅炉负荷基本一致的情况下，1 号机组通过提升电除尘器一、二电场高频电源的输出功率，电除尘器出口烟尘浓度降低明显，如图1 所示。烟尘排放浓度由44.9 mg/m3降低至34.2 mg/m3，除尘效率提高了23.8%。此外，通过适当降低三、四、五电场的输出功率，电除尘器总能耗变为每小时156 kW·h，较优化前减少了10 kW·h 左右，如图2 所示。实现了在保证烟尘浓度的前提下，降低电除尘器耗能6%。需要说明的是，高频电源在供电参数调整过程中，需特别关注一、二电场灰斗的落灰情况是否通畅，及有无出现高料位等情况，若产生类似情况，应停止降低功率。

图1 参数优化前后出口烟尘浓度对比

图2 参数优化前后总能耗对比

3 结束语

国电泰州发电有限公司为建设绿色化燃煤机组，采用了南京国电环保科技有限公司自主研制的HF-02型高频电源为电除尘器供电。通过电除尘器高压控制技术优化，进一步提高电除尘器性能和高频电源运行效率。结合电除尘器技术理论及高频电源运行实际现状，增加电除尘一、二电场的运行功率、运行电压尤其是峰值电压，优化二次电压波形和脉冲供电频率，显著减少电除尘器出口烟尘排放。同时降低三、四、五电场的输出功率，在一定程度上降低了除尘器能耗，充分挖掘了电除尘器高频电源技术的节能减排潜力，为火电企业节能减排提供了良好的经验借鉴。

[1]朱法华，李 辉，王 强.高频电源在我国电除尘器上的应用及节能减排潜力分析[J].环境工程技术学报，2011，01(1)：26-32.

[2]李辰龙，单 华，杨宏宇，等.1000 MW 机组电气技术特点研究[J].江苏电机工程，2012，31(6)：55-57.

[3]姚永灵，徐 斌.江苏省内在役1000 MW 汽轮机的特点与运行问题[J].江苏电机工程，2013，32(3)：69-71.

[4]王双童.低碳经济形势下提升燃煤发电企业节能降耗对策[J].江苏电机工程，2011，30(2)：66-69.

[5]高维英，傅启文，卢泽锋.电除尘器高频电源提效节能探讨[J].华电技术，2008，30(6)：1-4.

[6]孙广鹏，张传成，孙更生.电除尘节能技术探讨与研究[J].电力通用机械，2009，01(1)：77-79.

[7]高维英，傅启文，卢泽锋.电除尘器高压供电提效节能潜力探讨[J].华电技术，2008，30(6)：32-35.