濕式電除塵用三相電源的研究與應(yīng)用

彭宇泉

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建龍巖364000）

濕式電除塵用三相電源的研究與應(yīng)用

彭宇泉

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建龍巖364000）

介紹了三相電源在濕式電除塵器的應(yīng)用，針對(duì)濕式電除塵電場(chǎng)要求運(yùn)行在無(wú)火花或少火花方式下，水沖洗清灰工藝造成的電場(chǎng)瞬間變化，改進(jìn)三相電源的控制策略。

三相電源；濕式電除塵

燃煤鍋爐燃燒廢氣經(jīng)電除塵后進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，廢氣挾帶殘留的微細(xì)粉塵，脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的氣溶膠、石膏霧滴等污染物對(duì)環(huán)境的破壞受到越來(lái)越多的關(guān)注，并已成為環(huán)保監(jiān)控的重要對(duì)象。當(dāng)前，我國(guó)環(huán)境狀況總體惡化的趨勢(shì)尚未得到根本遏制，環(huán)境矛盾日益凸顯,部分地區(qū)和城市霧霾現(xiàn)象突出，許多地區(qū)主要污染物排放量超過(guò)環(huán)境容量，下大力氣治理PM2.5，改善空氣質(zhì)量，已經(jīng)變得刻不容緩。

作為一種先進(jìn)的煙氣治理技術(shù)，濕式電除塵器技術(shù)在歐美、日本等國(guó)已經(jīng)達(dá)到廣泛應(yīng)用，且效果良好。濕式電除塵器在滿足超低排放、治理PM2.5方面的效果得到業(yè)內(nèi)專家的一致認(rèn)可，環(huán)保部在《環(huán)境空氣細(xì)顆粒物污染防治技術(shù)策略（試行）》（征求意見稿）中明確指出：鼓勵(lì)火電企業(yè)采用濕式電除塵器等新技術(shù)，防治PM2.5、脫硫造成的“石膏雨”污染。

濕式電除塵器負(fù)載工況的變化，對(duì)高壓供電技術(shù)提出了新的要求，為了避免極板極線電腐蝕，火花閃絡(luò)控制在濕式電除塵器電控系統(tǒng)中顯得尤為重要，工頻三相電源以其優(yōu)異的供電性能和穩(wěn)定性在電除塵得到廣泛使用，經(jīng)技術(shù)創(chuàng)新后，同樣能夠滿足濕式電除塵器的供電需求。

1 濕式電除塵用高壓電源選型

濕式電除塵器運(yùn)行環(huán)境特殊：煙氣溫度低，飽和濕煙氣，入口粉塵濃度低，微細(xì)粉塵（主要為PM2.5），脫硫氣溶膠和石膏霧滴，煙氣流速高，陰陽(yáng)極間距小，因此濕式電除塵器對(duì)高壓供電設(shè)備有以下特殊要求。

（1）板電流密度大持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）火花閃絡(luò)響應(yīng)快，當(dāng)電場(chǎng)發(fā)生火花閃絡(luò)時(shí)，控制系統(tǒng)能及時(shí)捕捉閃絡(luò)信并快速關(guān)斷輸出；火花熄滅后，迅速恢復(fù)二次電壓輸出，又要防止連續(xù)閃絡(luò)。

（3）自動(dòng)跟蹤水沖洗清灰工藝，避免水沖洗時(shí)發(fā)生短路或過(guò)流誤跳閘。

三相高壓電源比單相工頻電源具備更高功率因素（≥0.90）和更高的轉(zhuǎn)換效率（≥90%）；三相供電平衡，可控硅全導(dǎo)時(shí)三相電源的峰值電壓與平均電壓接近（＜5%），近似高頻電源純直流供電時(shí)的輸出電壓，三相電源輸出的二次電壓平穩(wěn)，峰值電壓與有效值、平均值電壓基本一致，在相同的擊穿電壓下，其二次輸出平均電壓可提高15%以上，電場(chǎng)的電流密度提高近一倍，對(duì)于相同的負(fù)載，三相電源可比單相電源提高一倍以上的有效輸出功率，容易實(shí)現(xiàn)超大功率電源；變壓器和控制系統(tǒng)分開布置，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。三相電源與常規(guī)工頻電源供電輸出對(duì)比圖見圖1。

圖1 三相電源與常規(guī)工頻電源供電輸出對(duì)比圖

2 工程應(yīng)用

神華國(guó)華三河發(fā)電有限責(zé)任公司2#爐350 MW機(jī)組配套濕式電除塵器，同極距為300 mm，配套8套高壓設(shè)備，濕式電除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。

表1 濕式電除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)

考慮到濕式電除塵器實(shí)際運(yùn)行電流大的特點(diǎn)，高壓設(shè)備選型時(shí)，按板電流密度0.8 mA/m2選擇，高壓設(shè)備選用1.2 A/66 kV三相電源，三相電源變壓器直接安裝在濕式電除塵器頂部，控制柜安裝在工作環(huán)境較好的配電室。

濕式電除塵采用水沖洗清灰，電場(chǎng)內(nèi)部始終充滿飽和低溫?zé)煔猓瑸榱吮ＷC濕式電除塵器長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，避免火花閃絡(luò)引起的極板極線電灼傷，要求高壓設(shè)備運(yùn)行在無(wú)火花或少火花方式下，而電除塵實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，又希望增大電場(chǎng)電暈功率，提高輸入電場(chǎng)的二次電壓，來(lái)提高濕式電除塵器除塵效果。三相電源可以將平均電壓提升到接近電場(chǎng)閃絡(luò)的峰值電壓，有效提高收塵效率，但三相電源采用3對(duì)反并聯(lián)可控硅進(jìn)行調(diào)壓，火花響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，與濕式電除塵器火花控制要求不匹配，這就需要對(duì)濕式電除塵器三相高壓供電電源控制策略進(jìn)一步優(yōu)化。

三相電源在神華國(guó)華三河發(fā)電有限責(zé)任公司2#爐350 MW機(jī)組配套濕式電除塵器剛負(fù)載投運(yùn)時(shí)，控制系統(tǒng)表現(xiàn)如下特征。

（1）火花捕捉不夠靈敏，電場(chǎng)閃絡(luò)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)控制柜表頭能明顯看到上沖現(xiàn)象；

（2）火花響應(yīng)后恢復(fù)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，火花關(guān)斷后，高壓參數(shù)恢復(fù)到火花閃絡(luò)前參數(shù)時(shí)間長(zhǎng)，影響濕式電除塵器除塵效率；

（3）水沖洗清灰時(shí)，三相電源柜易發(fā)生“短路”或“過(guò)流”報(bào)警。

針對(duì)這種現(xiàn)象，結(jié)合濕式電除塵器實(shí)際運(yùn)行工況特性，優(yōu)化三相電源控制策略如下。

（1）采用32位高性能DSP處理器，以120 MHz高速處理器及時(shí)捕捉火花信號(hào)，提高芯片火花響應(yīng)，根據(jù)三相電源濕式電除塵器火花特性，采用硬件和軟件雙重超微火花檢測(cè)，系統(tǒng)根據(jù)火花信號(hào)表征進(jìn)行閃絡(luò)預(yù)判，控制器立即調(diào)用火花處理程序，進(jìn)入微細(xì)火花控制模式，快速分析微細(xì)火花數(shù)據(jù)并加以處理，迅速降壓輸出；

（2）分階段完成火花響應(yīng)，以達(dá)到最佳效果，火花熄滅后，迅速恢復(fù)二次電壓輸出至接近火花閃絡(luò)前參數(shù)，防止連續(xù)閃絡(luò)，再根據(jù)運(yùn)行參數(shù)逐步增加輸出，直至運(yùn)行參數(shù)恢復(fù)至火花閃絡(luò)峰值或系統(tǒng)設(shè)定值；

（3）火花恢復(fù)初始電壓值和升壓速率，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況自行調(diào)整，以適應(yīng)不同工況；

（4）針對(duì)濕式電除塵器水沖洗清灰工藝，優(yōu)化控制策略，當(dāng)三相電源檢測(cè)到濕式電除塵器水沖洗信號(hào)時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入水沖洗工藝控制方式，進(jìn)行二次電壓和二次電流雙重監(jiān)控，防止參數(shù)突變，避免三相電源發(fā)生“短路”、“過(guò)流”誤判斷和強(qiáng)火花閃絡(luò)；

（5）應(yīng)對(duì)濕式電除塵器節(jié)能要求，優(yōu)化三相間歇供電技術(shù)。

優(yōu)化后的三相電源，在神華國(guó)華三河發(fā)電有限責(zé)任公司2#爐350 MW機(jī)組配套濕式電除塵器運(yùn)行，穩(wěn)定可靠，濕式電除塵器出口排放穩(wěn)定在3 mg/Nm3以下，現(xiàn)場(chǎng)還進(jìn)行了滿負(fù)荷時(shí)，三相電源采用3種不同供電方式輸出，對(duì)比濕式電除塵器出口排放，數(shù)據(jù)如表2。

表2 濕式電除塵器出口排放

從表2數(shù)據(jù)看，三相電源采用間歇供電比直接降低二次壓輸出，更能保證出口排放。

3 結(jié)束語(yǔ)

介紹了三相電源在濕式電除塵器的應(yīng)用，并針對(duì)濕式電除塵電場(chǎng)要求運(yùn)行在無(wú)火花或少火花方式，水沖洗清灰工藝造成的電場(chǎng)瞬間變化，改進(jìn)三相電源的控制策略。三相電源根據(jù)水沖洗DCS送到三相電源的清灰信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整三相電源輸出，解決由于水沖洗清灰引起的電場(chǎng)負(fù)載突然變輕，造成高壓設(shè)備“短路”、“過(guò)流”或火花閃絡(luò)頻繁，影響濕式電除塵器除塵效果；并在相同工況下，對(duì)比高壓設(shè)備不同供電方式進(jìn)行節(jié)能試運(yùn)行，對(duì)比濕式電除塵出口排放的影響，對(duì)濕式電除塵電控設(shè)備節(jié)能運(yùn)行進(jìn)行探索。

[1]楊群發(fā)，侯劍雄，陳灌明.600MW機(jī)組濕式電除塵器工程調(diào)試與運(yùn)行調(diào)整研究[J].東北電力技術(shù)，2015(6):22-25.

[2]劉鶴忠，陶秋根.濕式電除塵器在工程中的應(yīng)用[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2012(3):43-47.

Research and application of three phase power supplyfor wet electrostatic precipitator

PENG Yuquan
（Fujian Longking Company Limited,Longyan 364000,China）

This paper introduced the application of three-phase power supply in wet electric dust.The wet ESP electric field is required to run without a spark or less spark,and water washing cleaning mode will cause the transient changes of electric field.So the control strategy of threephase power supply was improved.

three phase power supply;wet electrostatic precipitator

X701

A

1674-0912（2017）01-0032-03

2016-10-20）

彭宇泉（1983-），男，湖北黃岡人，大學(xué)本科，中級(jí)工程師，大氣污染治理電控專業(yè)。