高頻電源在1000 MW 機(jī)組電除塵上的應(yīng)用及優(yōu)化分析

朱培峰

(國電泰州發(fā)電有限公司，江蘇泰州 225327)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國對環(huán)境污染控制水平的要求不斷提高，新的環(huán)保法規(guī)中粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格。為保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，我國火電企業(yè)以節(jié)能減排為中心任務(wù)，大力發(fā)展和推廣節(jié)能減排新技術(shù)。電除塵器作為我國燃煤鍋爐煙塵排放治理的主要設(shè)備，電除塵器電源是其核心裝置，它能產(chǎn)生除塵所需的高壓，對除塵效率有著至關(guān)重要的影響[1]。為了降低粉塵排放濃度，落實(shí)國家節(jié)能減排政策，國電泰州發(fā)電有限公司經(jīng)廣泛調(diào)研[2-4]，決定采用電除塵器高頻電源技術(shù)對1 號機(jī)組電除塵器實(shí)施升級改造，通過不同工況的現(xiàn)場試驗(yàn)和分析，對電除塵器高頻電源的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使其達(dá)到良好的除塵性能。

1 高頻電源技術(shù)特點(diǎn)

1.1 高頻電源工作原理

高頻電源能夠在電除塵器火花放電或短路時快速關(guān)斷，封鎖電源輸出，使電源具有快速動態(tài)響應(yīng)特性。該特性也使得高頻電源實(shí)現(xiàn)了接近純直流的輸出，提高了供電電壓，從而提高了電除塵器的電場強(qiáng)度和粉塵荷電量，增加了電除塵器內(nèi)粉塵所受電場力，加快了粉塵遷移速度，提高除塵效率，減少煙塵排放[5]。在投入工程應(yīng)用以來，高頻電源以除塵效率高、系統(tǒng)節(jié)能效果好，減少電除塵器的運(yùn)行費(fèi)用等穩(wěn)步成為電除塵器產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的重要標(biāo)志和電除塵器技術(shù)改造的首選供電設(shè)備[6，7]。

1.2 高頻電源運(yùn)行方式

高頻電源的脈沖寬度、脈沖幅度、供電頻率均可以快速調(diào)整，控制非常靈活，可根據(jù)電除塵器電場的實(shí)際運(yùn)行工況，實(shí)時提供最適合的電壓、電流波形，工況適應(yīng)能力強(qiáng)[5]。以南京國電環(huán)?？萍加邢薰镜腍F-02型高頻電源為例，該型號高頻電源提供了恒定周期供電和脈沖供電2 種方式。

（1）恒定周期供電方式。高頻電源按照預(yù)先設(shè)定的頻率進(jìn)行工作，輸出電壓和輸出電流均由工作頻率決定。這種工作方式下，為滿足電除塵器出口排放要求，必須保持設(shè)備運(yùn)行在較高功率點(diǎn)，電能消耗較大，對運(yùn)行人員的操作要求較高，難以滿足煤質(zhì)、負(fù)荷、煙氣等變化較大時的運(yùn)行要求。

（2）脈沖供電方式。脈沖供電方式下，高頻電源的供電輸出由一系列高能脈沖和低能脈沖組成，輸出電流波形類似于正弦波。實(shí)踐證明，與常規(guī)的高壓供電方式相比，脈沖供電可以為電除塵器提供較高的峰值電壓，克服高比電阻引起的反電暈，提高除塵效率，同時減少了電場中的無效和反效電能，從而實(shí)現(xiàn)了大幅度的節(jié)能。在電除塵器的日常運(yùn)行中，在滿足除塵效率和排放達(dá)標(biāo)的前提下，一般采用脈沖供電方式。

2 高頻電源應(yīng)用及優(yōu)化分析

2.1 高頻電源應(yīng)用情況

國電泰州發(fā)電有限公司1 號機(jī)組為1000 MW 超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，除塵系統(tǒng)采用浙江菲達(dá)?？萍脊煞萦邢薰旧a(chǎn)的三室五電場電除塵器，設(shè)計除塵效率99.7%。電氣部分配套使用南京國電環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的HF-02 型高頻電源。在調(diào)試期間，高頻電源均采用脈沖供電方式運(yùn)行，且5個電場的運(yùn)行參數(shù)基本一致，輸出功率較為接近，主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。在所有電場高頻電源均正常工作情況下，電除塵器所有通道出口的煙塵排放濃度平均值為44.9 mg/m3，小于50 mg/m3。

2.2 高頻電源優(yōu)化調(diào)整及分析

2.2.1 高頻電源參數(shù)調(diào)整內(nèi)容

為進(jìn)一步提高除塵效率，國電泰州發(fā)電有限公司結(jié)合1 號機(jī)組電除塵器的運(yùn)行實(shí)際情況，在燃煤煤種和負(fù)荷等運(yùn)行工況不變的情況下，不斷優(yōu)化調(diào)整供電電源參數(shù)并分析現(xiàn)有高頻電源的工作方式，以充分發(fā)揮電除塵器供電電源的除塵作用。

高頻電源參數(shù)調(diào)整方法。在多數(shù)情況下，燃煤電廠電除塵器一、二電場煙氣量大，粉塵含量高，往往需要較大的荷電能量，因此在優(yōu)化調(diào)整時增大了電除塵器一、二電場的高頻電源輸出峰值電壓；由于三、四、五電場的粉塵含量較少，所以在保證電除塵器出口煙塵濃度的前提下，適當(dāng)降低三、四、五電場的高頻電源輸出功率。高頻電源運(yùn)行優(yōu)化后主要技術(shù)參數(shù)如表2 所示。

表1 高頻電源運(yùn)行優(yōu)化前主要技術(shù)參數(shù)

表2 高頻電源運(yùn)行優(yōu)化后主要技術(shù)參數(shù)

2.2.2 高頻電源優(yōu)化結(jié)果及分析

在燃煤煤種不變，且與優(yōu)化調(diào)整前鍋爐負(fù)荷基本一致的情況下，1 號機(jī)組通過提升電除塵器一、二電場高頻電源的輸出功率，電除塵器出口煙塵濃度降低明顯，如圖1 所示。煙塵排放濃度由44.9 mg/m3降低至34.2 mg/m3，除塵效率提高了23.8%。此外，通過適當(dāng)降低三、四、五電場的輸出功率，電除塵器總能耗變?yōu)槊啃r156 kW·h，較優(yōu)化前減少了10 kW·h 左右，如圖2 所示。實(shí)現(xiàn)了在保證煙塵濃度的前提下，降低電除塵器耗能6%。需要說明的是，高頻電源在供電參數(shù)調(diào)整過程中，需特別關(guān)注一、二電場灰斗的落灰情況是否通暢，及有無出現(xiàn)高料位等情況，若產(chǎn)生類似情況，應(yīng)停止降低功率。

圖1 參數(shù)優(yōu)化前后出口煙塵濃度對比

圖2 參數(shù)優(yōu)化前后總能耗對比

3 結(jié)束語

國電泰州發(fā)電有限公司為建設(shè)綠色化燃煤機(jī)組，采用了南京國電環(huán)?？萍加邢薰咀灾餮兄频腍F-02型高頻電源為電除塵器供電。通過電除塵器高壓控制技術(shù)優(yōu)化，進(jìn)一步提高電除塵器性能和高頻電源運(yùn)行效率。結(jié)合電除塵器技術(shù)理論及高頻電源運(yùn)行實(shí)際現(xiàn)狀，增加電除塵一、二電場的運(yùn)行功率、運(yùn)行電壓尤其是峰值電壓，優(yōu)化二次電壓波形和脈沖供電頻率，顯著減少電除塵器出口煙塵排放。同時降低三、四、五電場的輸出功率，在一定程度上降低了除塵器能耗，充分挖掘了電除塵器高頻電源技術(shù)的節(jié)能減排潛力，為火電企業(yè)節(jié)能減排提供了良好的經(jīng)驗(yàn)借鑒。

[1]朱法華，李 輝，王 強(qiáng).高頻電源在我國電除塵器上的應(yīng)用及節(jié)能減排潛力分析[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報，2011，01(1)：26-32.

[2]李辰龍，單 華，楊宏宇，等.1000 MW 機(jī)組電氣技術(shù)特點(diǎn)研究[J].江蘇電機(jī)工程，2012，31(6)：55-57.

[3]姚永靈，徐 斌.江蘇省內(nèi)在役1000 MW 汽輪機(jī)的特點(diǎn)與運(yùn)行問題[J].江蘇電機(jī)工程，2013，32(3)：69-71.

[4]王雙童.低碳經(jīng)濟(jì)形勢下提升燃煤發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗對策[J].江蘇電機(jī)工程，2011，30(2)：66-69.

[5]高維英，傅啟文，盧澤鋒.電除塵器高頻電源提效節(jié)能探討[J].華電技術(shù)，2008，30(6)：1-4.

[6]孫廣鵬，張傳成，孫更生.電除塵節(jié)能技術(shù)探討與研究[J].電力通用機(jī)械，2009，01(1)：77-79.

[7]高維英，傅啟文，盧澤鋒.電除塵器高壓供電提效節(jié)能潛力探討[J].華電技術(shù)，2008，30(6)：32-35.