電除塵高壓電源改造技術探討

孟祥英

(浙江臺州發(fā)電廠，臺州 318016)

電除塵器作為一種廣泛應用于水泥、電力、冶金和建材等行業(yè)的環(huán)保裝置，投入工業(yè)以來為大氣污染的治理和生態(tài)環(huán)境的保護做出了重要的貢獻。高壓靜電除塵器是依靠電暈電流產生的離子使塵粒荷電，并利用電場力來捕集帶電塵粒的，為了形成電場和電暈電流，必須設置配套的高壓電源。電源裝置的容量、供電方式和供電特性將直接影響到靜電除塵器的除塵效率。王向紅［1］采用可控硅高壓電源和恒流高壓電源的電路原理對高壓供電電除塵效率進行分析，得出高壓電壓的供電方式也是一個很重要的因素;張昌?。?］等基于電暈放電除塵的原理控制可控硅導通角的大小，進而對運行電壓進行控制;劉軍［3－4］等通過數學公式推導了電除塵器電壓的輸出特性，得到高壓靜電除塵電源在串聯諧振斷續(xù)電流模式下的調壓特性，來控制電除塵器的工作電壓。沈建勇采用間歇供電方式對靜電除塵器供電方式進行改進，也取得了良好的工程應用效果。

1 電除塵效率影響因素

影響電效率的主要因素可分為外部參數(氣體溫度、氣體流速、氣體含塵濃度、粉塵比電阻等);產品結構因素(電場陽極與陰極距離、殼體嚴密性、電暈線極配形式等);現場運行因素(振打系統運行狀況、供電狀況等);其中現場運行因素是關鍵因素［7］。

根據電除塵器的多依奇－安德森公式即電除塵效率公式

式中:ω為粉塵驅進速度;A為收塵面積;Q為煙氣流量;ω=βVP·VAV，β為常數，VP二次電壓峰值，VAV為二次電壓平均值，根據公式可以看出，提高二次電壓，有利于提高電除器的除塵效率。因此調整控制器的目標位調整二次電壓。為提高整流變的直流輸出電壓，提高直流電源與交流電源的轉換效率，將原有的控制柜經采樣分析更換為DHEP－1型三相式高壓供電裝置(包括整流變和高控柜)。DHEP－1型三相式高壓供電裝置的性能和技術特點:

(1)三相平衡輸入，可以減少初級電流，減少電網缺相損耗;容量為1.0A/72KV的單相電源的輸入電流為271A。同樣輸出容量的三相電源的輸入電流為114A。由于三相輸入平衡，對電網無污染，無缺相損耗，屬于環(huán)保的綠色設備。

(2)單相電源的電源利用率一般小于0.7。在實際使用中，當運行參數小于額定輸出的條件下，單相電源的電源利用率會更低一些;而三相電源的電源利用率可達0.9以上，當所帶負載較小時，在相同的輸出功率條件下，實際節(jié)能效果接近30%。

(3)單相電源的電壓紋波系數均在30～50%之間，而三相電源均在5%左右，且功率因素在0.9左右。在相同的擊穿電壓下，其二次輸出平均電壓可提高15%以上。

另外，DHEP控制器針對各種煙氣不同的溫度、灰塵成份和煙氣流量等，使火花率保持適中，同時跟蹤二次電壓和二次電流的變化，自動控制最佳輸出點，達到使除塵器電氣系統運行在最佳的狀態(tài)，從而提高電除塵器的除塵效果和降低電除塵器的電耗量。它控制整流器的方式是:隨火花條件變化而改變通過電除塵器的二次電流;通過變壓器實時運行優(yōu)化軟件RCQ通過選擇變壓器的供電方式，優(yōu)化電除塵器的電氣運行方式。

DHEP控制器還具有三種火花控制特性，即火花封鎖、火花不封鎖以及小火花不封鎖加大火花封鎖，火花水平的監(jiān)測采用跟蹤二次電壓突降或二次電流的畸變兩種方式進行，調試、運行人員根據現場二次電流或電壓輸入信號的質量，選取其中的一種火花跟蹤方式?；鸹ǖ目刂撇捎脙煞N斜率并直接控制SCR的觸發(fā)角來控制火花率，跟蹤更靈敏，從而提高電除塵器的除塵效果。能快速的運用運行數據判斷是否存在反電暈，且能精確的進行自動調節(jié)控制，使設備運行在反電暈工況特有的拐點以下，DHEP控制器自動找出U－I最高點后，根據U－I曲線的積分斜率，按斜率等級運行在最佳點，可以很好地克服低效電流的輸出，且斜率自動調節(jié)，以避免無效電流的輸出，降低電除塵器的電耗量，使該控制裝置更加節(jié)能。

2 改造前后節(jié)能效果測試

圖1為改造前后電場主要參數的變化趨勢，從圖中可以看出，電壓值比改造前明顯提高而且各電場電壓比較穩(wěn)定，電流值較改造前更加穩(wěn)定。

圖1 改造前后電場參數對比

改造后對除塵器變電量積數進行檢測，其測試結果見表1，通過表1可以看出，改造后除塵變相對于改造前除塵變耗電量減少27.2%。

表1 改造前后除塵器變電量積數對比

3 改造經濟效益分析

在達到環(huán)保排放標準的前提和除塵效果基本接近的情況下，使用三相電源比使用單相電源節(jié)能27%以上。

三相電源與單相電源相比，其功率因數的提高對供電網的質量帶來直接益處;三相電源的功率因數為0.95以上，而單相電源的功率因數小于0.7，對供電網質量指標提高顯著。

在節(jié)能的前提下，使用三相電源有很大的提高除塵效率的空間;電除塵器的擊穿電壓主要由施加到電除塵器的峰值電壓決定，單相電源輸出的電壓波動大，其直流電壓與峰值電壓比較差值大，施加到電除塵器上的直流電壓比峰值電壓小得多;三相電源由于其輸出的二次電壓波形紋波系數小，假設電場的場強恒定，其平均電壓可以高于單相電源的1.2～1.4倍運行，二次有效電流明顯加強，為提高除塵效率提供了極大的空間。

三相電源對于各種復雜工況有更好的適應能力，同時為已投產的性能低下的電除塵器提供了相對經濟的提效途徑。

4 結束語

電除塵器高壓電源裝置改造前，高壓供電裝置采用DJ－96型二相式高壓供電裝置，將二相380V交流電壓輸入轉換成電壓大小可控制的交流電，送至高壓整流變，高壓整流變將交流電升壓、整流成負高壓脈動直流電(單相全控整流)，經高壓阻尼電阻及二點式高壓隔離開關，由高壓直流電纜送至陰極引入室內，再經高壓阻尼電阻引至電場陰極。提高靜電除塵器的運行電壓可以使捕集效率增大，但是除塵器的的運行電壓終將受到電暈電極和集塵電極間火花放電的影響。采用火花率為反饋信號的自動調壓系統，可以讓靜電除塵器保持在最佳火花率下運行，在這個火花率下，捕集效率可達最大值，這時，由于電壓提高所取得的效益，恰能抵償由于火花放電所造成的損失。在電除塵器捕集效率不降低的前提下，改進電除塵器高壓電源裝置的供電方式，降低高壓電源裝置交流側的輸入電流，提高直流電源與交流電源的轉換效率，節(jié)省更多的廠用電量，是發(fā)電廠除塵系統節(jié)能降耗、提高廠綜合經濟效益的有效途徑之一。

［1］王向紅.電除塵器的高壓供電技術［J］.寧夏電力，2002(3):24－26.

［2］張昌俊，彭黎輝，張寶芬.靜電除塵器高壓供電控制系統設計［J］.高電壓技術，2003，29(12):38－39.

［3］劉軍，官威，石健將，等.高壓靜電除塵用電源調壓特性的分析［J］.高電壓技術，2009，35(2):344－349.

［4］劉軍，石健將.靜電除塵電源的發(fā)展［J］.環(huán)境工程，2008，26(5):44 －47.

［5］朝澤云，徐至新，鐘和清，等.靜電除塵用高壓供電電源特性淺析［J］.高電壓技術，2006，32(2):81－83.

［6］沈建勇.靜電除塵器供電控制方式探討［J］.電站輔機，2003(3):31－32.

［7］譚建榮，馮毅.設計知識建模、演化與應用［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2007:205－206.