HF型高频电源在电除尘系统中的应用

李术方

（广东粤电靖海发电有限公司，广东 揭阳515223）

0 引言

某电厂#1、#2炉600MW机组配套两台电除尘器，每台电除尘器设双室四电场，每台炉配套18台高压控制柜，12台型号为 GGAj02K－2.0A／72kV，6台 GGAj02K－1.5A／66kV，两台炉共同配备一套上位机系统。电除尘本体、电控均为龙净环保产品，高压控制柜为龙净环保16位K型控制柜。设备投入运行10年，经过电厂锅炉烟煤改造，增设脱硝脱硫设备，运行参数发生较大改变，高粉尘比电阻产生反电晕，导致电除尘高压柜电流波动大，采样板及个别控制板故障率增高，且原设计能耗大，导致厂用电率高。

HF型高频电源采用新型高压控制器，由新型32位微控制器作为处理核心，运算速度快，并采用最新控制技术，控制器能根据烟气工况改变自动调整控制输出。高频电源无需更换整流变压器，只需将原常规高压控制柜更换为新型调制型高频控制柜，与原变压器组合成一套混合型高频电源，不仅能够大幅度降低电除尘器能耗，而且提高了除尘效率。

1 电除尘器存在的主要问题分析

1.1 电除尘能耗大

根据厂内设备能耗的统计，目前每台炉单台除尘器9个高压柜能耗约为510kW，每台炉单高压电源能耗约为1 000kW。能耗较大，有较大节能空间。

1.2 控制器技术落后

由于控制器的控制系统是20世纪90年代的控制技术，控制器的硬件、软件系统不能满足对电场闪络的精确捕捉和控制，并且在反电晕、电晕封闭和节能控制上都已满足不了现阶段的要求。经长期监控电除尘器运行情况发现，所有电场电流极限很高，但是峰值电压不高，影响电晕放电，使粉尘荷电不充分，从而影响了除尘效率。所有电场放电严重，火花率较高，这样也会影响除尘效率。原控制方式运行方式和参数为人工设定，存在一定的盲目性，没有根据工况变化（烟气量、比电阻、烟气温度变化）自动改变运行参数和运行方式，导致除尘状态不稳定，电流波动大，加快了电子设备的老化，且效率低、能耗大。

2 除尘器改造的必要性

电除尘器设计效率≥99.62%，保证效率≥99.52%，比集尘面积为94.91m2／s，除尘器本体效率及比集尘面积适中，情况适中。从SIS系统看到，目前#1炉烟尘排放9.8mg／Nm3，#2炉烟尘排放5.6mg／Nm3，远低于 GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》要求的20mg／Nm3。

目前单台炉除尘器高压电源能耗约为1 000kW，能耗较高，有较大节能空间，进行高频电源改造后，可从目前的1 000kW降低到500kW之下。

3 高频电源介绍

3.1 工作原理

HF型高频电源结构如图1所示。其工作原理是利用现代电力电子技术，将工频电源经整流桥转化成直流电源，经逆变器逆变成20kHz以上的高频交流电流，然后通过变压器升压，经整流器进行整流滤波，最终给电除尘电场提供40kHz以上的高频脉冲电流。

图" 高频电源典型结构图

3.2 高频电源的技术优势和性能特点

（1）高频电源在纯直流供电条件下，可以在逼近电除尘器的击穿电压下工作，这样就可以使其供给电场内的平均电压比工频电源供给的电压提高25%～30%。一般纯直流方式应用于电除尘器的前电场，电晕电流可以提高一倍，粉尘排放降低约40%～70%。

（2）效率高，节能显著。高频电源工作在脉冲方式下，能提高电除尘器的除尘效率。微秒级的脉冲宽度，通过高压脉冲作用，能有效地提高脉冲峰值电压，增大电晕功率，提高粉尘荷电强度，克服反电晕，这有效地提高了电除尘器的除尘效率，除尘效率能达到90%以上。且采用脉冲供电方式的高频电源节能效果显著，一般较工频电源节能40%～80%左右。

（3）控制方式灵活。高频电源可根据不同运行工况的电除尘器提供最合适的电压波形，提高了电除尘器对实际运行工况的适应性。火花控制特性好，火花损失能量很小，电场恢复快。

（4）输出稳定，响应迅速快。高频电源输出关断时间小于100ms，恢复时间为5～15ms，且在100次／min的火花率下输出无压降。

（5）体积小，重量轻，工程造价低。高频电源的体积约为工频电源的1／5～1／3，且直接安装于电除尘顶部，其控制柜和变压器是一体化的，节省了配电室空间、电缆与安装费用。

（6）高频电源提高了供电系统的利用率。其输入方式为三相平衡供电，输入的相电流是非高频电源的一半，无缺相损耗，提高了供电系统的利用率。

4 实际应用效果

HF型高频电源与原整流变压器组合成的混合型高频电源，在应用到除尘器的第一电场后，经过在不同煤种、各种运行工况下的试验对比，除尘效率有了明显改善。第一电场改造前后数据对比如表1、表2所示。

表" 改造前运行平均数据

表- 改造后运行平均数据

从数据对比可以看出，首电场应用高频电源后电晕功率降低，烟尘出口浓度没有升高，除尘效率保持良好。经过运行实际分析，与工频电源相比，高频电源的电压波动小，火花控制特性好，能快速检测火花并关闭脉冲电源，电场恢复快，使得电场平均电压较高，在间隙供电时，能有效抑制反电晕现象，适用于高比电阻粉尘工况，控制方式更加灵活。改造后，按机组每年利用小时7 000h、上网电价0.4元／kW·h计算，每台炉平均每年可节约厂用电350万kW·h，提高经济效益140万元。

5 结语

我国从“十一五”开始，在每个五年规划中都对节能减排制定了明确的目标，火力发电厂要成为有社会责任感的企业，必须高度重视节能减排工作，这就必然对除尘器的效率及能耗提出更高的要求。在除尘器的改造中，要结合运行实际，制定更加切实有效的方案。本例中，针对电除尘器二次电流波动大、能耗高，在原设备的基础上对电除尘器高压柜进行电源改造，结合运用HF型高频电源技术，与原整流变压器组成一套混合型高频电源，降低能耗，且保持良好的出口粉尘排放，同时还对控制器及振打进行了优化，改造成本低、工期短，改造后效果明显，值得其他电厂借鉴。