高頻電源在火電廠電除塵上的改造與節(jié)能分析

楊棟先，歐陽普

（華電國(guó)際電力股份有限公司鄒縣發(fā)電廠，山東 濟(jì)寧 273522）

1 工程簡(jiǎn)介

華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠#1爐電除塵一電場(chǎng)共4臺(tái)高頻電源，為福建龍凈公司第一代高頻電源，投產(chǎn)于2009年，現(xiàn)已運(yùn)行10余年。電除塵高頻電源布置于電除塵本體頂部，工作環(huán)境較為惡劣，存在缺陷率高（2020上半年發(fā)生故障12次）、可靠性差以及維護(hù)費(fèi)用高等問題。高頻電源安裝于除塵器一電場(chǎng)，其投運(yùn)率直接影響電除塵器除塵效率，并且高頻電源柜內(nèi)部控制板和電容等電氣元器件較多，電氣元器件老化嚴(yán)重，已接近使用壽命，導(dǎo)致原高頻電源故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。高頻電源安裝于除塵器一電場(chǎng)，其投運(yùn)率直接影響電除塵器的除塵效率[1-4]。

2 項(xiàng)目改造

2.1 高頻電源更換改造

本項(xiàng)目在#1機(jī)組大修期間，對(duì)#1爐電除塵一電場(chǎng)高頻電源進(jìn)行更換改造，以提高機(jī)組運(yùn)行可靠系數(shù)。此項(xiàng)工作主要包括4臺(tái)高頻整流變壓器的更換、4臺(tái)整流變控制柜的更換、相應(yīng)一二次電源接口的完善以及系統(tǒng)調(diào)試等工作。結(jié)合#1機(jī)組大修進(jìn)行一電場(chǎng)高頻電源升級(jí)改造工作，高頻電源由福建龍凈公司一代產(chǎn)品升級(jí)為五代產(chǎn)品，型號(hào)為GGYAj-STR05-1.0A/72 kV。

2.2 工作原理

高頻電源工作原理如圖1所示，通過對(duì)工頻三相交流電源進(jìn)行整流，將其整流為直流電源，通過變換器實(shí)現(xiàn)直流到高頻交流電源的轉(zhuǎn)換。高頻整流變壓器實(shí)現(xiàn)升壓和二次整流，輸出直流負(fù)高壓，為ESP供電。

2.3 技術(shù)特點(diǎn)

一是第五代STR05系列防護(hù)型高頻電源采用機(jī)柜熱交換器密封式散熱技術(shù)和軍用電氣設(shè)備三防工藝處理措施，能夠適用于高溫、高壓以及易腐蝕等惡劣環(huán)境。二是采用疊層母排技術(shù)，技術(shù)先進(jìn)，同時(shí)采用熱阻極小且傳導(dǎo)率高的熱管散熱器技術(shù)，保障了IGBT器件的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。三是人機(jī)界面友好，可采用手持式終端設(shè)置啟停按鈕和電壓電流表等人機(jī)接口以方便直觀地監(jiān)視設(shè)備的重要參數(shù)，并且手持式終端即可實(shí)現(xiàn)高頻電源參數(shù)的設(shè)定和修改。四是具備遠(yuǎn)程監(jiān)控和協(xié)同控制功能，與標(biāo)準(zhǔn)的Modbus、Profibus協(xié)議通信設(shè)施能夠通用。五是工況適應(yīng)能力強(qiáng)，純直流供電的輸出紋波小，間歇供電時(shí)間歇比任意可調(diào)的特點(diǎn)，能給電除塵器提供從純直流到脈動(dòng)幅度很大的各種電壓波形，能夠針對(duì)不同的工況狀態(tài)提供最合適的電壓波形，有效實(shí)現(xiàn)除塵器的高效節(jié)能。六是高頻電源采用串聯(lián)諧振變換器具有恒流特性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電場(chǎng)火花電流沖擊的有效抑制，火花閃絡(luò)響應(yīng)時(shí)間控制在20～50 μs內(nèi)，火花能夠迅速熄滅并且快速實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)能量恢復(fù)[5-7]。

2.4 改造其他注意事項(xiàng)

首先，班組充分利用設(shè)備升級(jí)換代這一契機(jī)，積極組織開展技術(shù)培訓(xùn)，不斷加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)和新工藝的學(xué)習(xí)，提升自身的業(yè)務(wù)水平和檢修技能。期間，邀請(qǐng)廠家技術(shù)人員授課兩次，組織班組內(nèi)部技術(shù)分享交流兩次，大力提升了班組人員對(duì)于高頻電源的檢修維護(hù)水平。其次，定期清掃檢查#1爐電除塵高頻電源，定期清掃濾網(wǎng)，保證IGBT散熱片和通風(fēng)口等各濾網(wǎng)無堵塞，檢查高頻電源各風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常，測(cè)量各高頻電源元器件無異常發(fā)熱現(xiàn)象。本季度#1爐電除塵高頻電源運(yùn)行較穩(wěn)定，未發(fā)生跳閘等缺陷。再次，結(jié)合設(shè)備迎峰度夏工作，面對(duì)即將到來的高溫天氣，在高頻電源處制作加裝防曬網(wǎng)，進(jìn)一步保障高頻電源的穩(wěn)定運(yùn)行。最后，做好電除塵高頻電源備品管理，加強(qiáng)高頻電源設(shè)備定期工作的執(zhí)行，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理，同時(shí)加強(qiáng)高頻電源培訓(xùn)工作，保障電除塵高頻電源可靠穩(wěn)定運(yùn)行[8]。

3 改造全過程管控

3.1 設(shè)備驗(yàn)收情況

高頻電源裝置驗(yàn)收合格，各項(xiàng)質(zhì)量證明材料齊全。取油樣進(jìn)行耐壓試驗(yàn)及色譜分析，耐壓及色譜分析均合格。檢查高頻電源裝置各螺栓壓接牢固。新高頻電源裝置型號(hào)為GGYAj-STR05-1.0A/72 kV，額定交流電壓為380 V，額定交流電流為132 A，額定輸出電壓為72 kV，額定輸出電流為1.0 A，福建龍凈環(huán)保器材生產(chǎn)。

3.2 主要檢修工序

拆除4臺(tái)舊高頻電源裝置，各電纜做好標(biāo)記，原位置安裝新高頻電源裝置4臺(tái)，各高頻電源裝置安裝固定牢固，并與原隔離開關(guān)箱完好對(duì)接。高頻電源裝置供電電源不變，動(dòng)力電纜及控制電纜利舊，按線號(hào)恢復(fù)并牢固壓接各接線。高頻電源送電調(diào)試，各高頻電源就地和遠(yuǎn)控啟停正常，各參數(shù)調(diào)節(jié)功能正常[9]。

3.3 改造工期及質(zhì)量控制

本檢修工作嚴(yán)格按照檢修網(wǎng)絡(luò)工期進(jìn)行控制，12月20日原高頻電源裝置拆除完畢，12月25日高頻電源到貨驗(yàn)收，1月3日高頻電源裝置整體安裝完畢，后續(xù)調(diào)試正常，確保了工程進(jìn)度。同時(shí)施工過程嚴(yán)格按照工序質(zhì)量要求進(jìn)行，共設(shè)置W點(diǎn)3個(gè)，H點(diǎn)4個(gè)，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)質(zhì)量驗(yàn)收的規(guī)定，各質(zhì)檢點(diǎn)均驗(yàn)收合格，確保了本項(xiàng)目的檢修質(zhì)量。

4 改造節(jié)能效果測(cè)試

4.1 節(jié)電率計(jì)算方法

節(jié)電率測(cè)試通過統(tǒng)計(jì)一定統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)靜電除塵器的累積耗電量，根據(jù)統(tǒng)計(jì)電量計(jì)算單位時(shí)間用電單耗，以單位時(shí)間耗電量進(jìn)行對(duì)比，分析改造前后的節(jié)電效果。節(jié)電率的計(jì)算如下：

式中，S單相為改造之前的單位時(shí)間用電單耗，單位為kW；S三項(xiàng)為改造之后的單位時(shí)間用電單耗，單位為kW。

4.2 數(shù)據(jù)的檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)

改造前，統(tǒng)計(jì)除塵器在135 MW負(fù)荷下工作6 h，累計(jì)耗電量2 932 kW·h，單位時(shí)間耗電量S單相=488.7 kW。期間同時(shí)測(cè)量了除塵器出口粉塵平均濃度為112 mg/Nmj。改造后，在機(jī)組相同負(fù)荷條件下測(cè)試6 h，累計(jì)耗電量為892 kW·h，單位時(shí)間耗電量S三項(xiàng)=148.7 kW，測(cè)試時(shí)間段內(nèi)除塵器出口平均粉塵濃度約為79 mg/Nmj。

高頻電源應(yīng)用之后的節(jié)電率為：

高頻電源應(yīng)用之后除塵效率提高：

改造前后135 MW工況下靜電除塵器用電單耗與除塵效率對(duì)比如表1所示。

表1 改造前后靜電除塵器用電單耗與除塵效率對(duì)比表

5 改造效果分析

將#1電除塵高頻電源電控部分改造后，年故障率顯著降低，2018年發(fā)生故障26次，2019年發(fā)生故障28次，2020年上半年發(fā)生故障12次，改造后至今未發(fā)生高頻電源故障停運(yùn)，由于故障率降低減少的維護(hù)費(fèi)用為3.0×105元/年。升級(jí)改造#1爐除塵器高頻電源，設(shè)備可靠性提高，增強(qiáng)了電源的節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)電69.6%，除塵效率提高29.5%[10-14]。

6 結(jié) 論

華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠#1爐電除塵一電場(chǎng)共4臺(tái)高頻電源升級(jí)改造后，電除塵運(yùn)行穩(wěn)定可靠，效果顯著。第三方性能測(cè)試得出如下結(jié)論：一是用電單耗由488.7 kW降為148.7 kW，取得了很好的節(jié)能效果，平均節(jié)電率改善69.6%；二是電除塵出口濃度由112 mg/Nmj降低為79 mg/Nmj，平均除塵效率顯著提高，實(shí)現(xiàn)粉塵排放量降低29.5%。