高频电源在660MW机组电除尘器中的应用

张荣发，皋德华(江苏射阳港发电有限责任公司，江苏盐城 224345)

高频电源在660MW机组电除尘器中的应用

张荣发，皋德华(江苏射阳港发电有限责任公司，江苏盐城 224345)

新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223－2011)对燃煤发电厂的烟尘排放浓度作出了更为严格的限制，重点地区烟尘排放标准由50mg/m3变为30mg/m3。目前，国内部分火力发电厂电除尘器很难达到新标准要求。针对上述问题，某电厂对电除尘器进行了高频电源改造。介绍高频电源的工作原理，分析高频电源替代传统的工频电源方案的可行性，并以基建实例简要介绍工频电源改为高频电源的措施，实现节约基建成本，达到节能减排目的。

高频电源;电除尘器;改造方案;节能减排

0 引言

随着新的《火电厂大气污染物排放标准》的贯彻落实，江苏射阳港发电有限责任公司在建的第二台660MW超超临界机组(6号机组)在烟尘排放方面就不能满足要求。若按原有设计进行建设，机组将面临着投产后就需要进行改造的窘境。在工程建设过程中，通过调研分析，并与设计、除尘器厂商等相关单位进行技术沟通，对相关系统进行配套优化，将电除尘器工频电源改为高频电源的措施，实现节约基建成本，达到节能减排目的。

1 高频电源原理及主要特点

1.1 高频电源原理

传统的电除尘器供电电源普遍采用工频可控硅电源，其电路结构是两相工频电源经过可控硅移相控制幅度后送整流变压器升压整流后形成100Hz的脉动电流送除尘器。高频电源是把三相工频电源通过整流形成直流电，通过逆变电路形成高频交流电，再经整流变压器升压整流后形成高频脉动电流送除尘器，其工作频率在20 kHz左右。工频电源与高频电源工作原理如图1所示。

图1 工频电源与高频电源工作原理

1.2 高频电源的技术特点

以南京国电环保设备有限公司生产的HF－01型高频电源［1］为例说明其特点:

(1)与工频电源相比，高频电源可增大电晕功率，增加电场粉尘的荷电效果。高频电源在纯直流供电方式时有着更小的电压波动1%(工频电压波动＞30%)，更高的电晕电压(可达到工频电源二次电压的130%)，更大的电晕电流(峰值电流是工频电源二次电流的200%)。

(2)与工频电源相比，高频电源的火花控制特性好，仅需很短时间即可检测到火花发生并立刻关闭供电脉冲，因而火花能量很小，电场恢复快(仅需工频电源恢复时间的20%)，从而进一步提高了电场的平均电压，使电除尘器在同等条件下可提高除尘效率40%～70%。

(3)与工频电源相比，高频电源的供电电流由一系列窄脉冲构成，其脉冲幅度、宽度及频率均可以调整，可以给电除尘器提供各种电压波形，控制方式灵活，因而可以根据电除尘器的工况提供最合适的电压波形。间歇供电时，可有效抑制反电晕现象，特别适用于高比电阻粉尘工况。高频电源转化效率＞92%，功率因数＞0.92(工频电源的效率＜80%，功率因数＜0.8)，仅电能利用效率上就比工频电源节能20%以上。高频电源独特的节能控制模式，在保证除尘效率不变的情况下，与工频电源相比节能幅度高达50%～80%以上。

(4)一体化设计、体积小、重量轻、安装方便、无需控制室、减少电缆用量。高频电源的配电系统、控制系统、高频整流变压器及振打、加热控制系统集成在一个箱体内，可节省配电室空间，总重量只有工频电源的1/4。采用高频电源可节省动力、控制及信号电缆，减少安装费用。

综上所述，高频电源性能优势明显，其与工频电源性能对比如表1所示。

表1 工频电源与高频电源性能对比

2 6号炉高频电源改造可行性分析

射阳港电厂5号机组已投运，电除尘器采用工频电源，调试单位于2012年2月16日对其电除尘器进行了性能检测，测试结果为:机组负荷660MW时除尘效率为99.61%，脱硫岛出口烟尘排放浓度为44.1mg/m3。

根据脱硫岛具有50%左右的除尘效率推算除尘器出口烟尘排放浓度应在88.2mg/m3左右。如改为高频电源后排放浓度可降低40%左右，推算除尘器出口烟尘排放浓度在52.92mg/m3左右，脱硫后烟尘浓度为26.46mg/m3，满足烟尘排放浓度低于30mg/m3的要求;在同等除尘效率的基础上，电除尘器运行功耗(高压部分)相比工频除尘器，可降低50%左右，有效降低了厂用电率。从上述分析可知，将在建的6号炉电除尘器工频电源改造为高频电源是可行的。

3 6号炉高频电源改造方案

3.1 原工频电源电除尘器配置

6号炉配套电除尘器为2F4×40M－2×88－150型双室四电场卧式除尘器;原电源为工频电源，控制部分为ALSTOM EPIC－III高、低压合一控制柜，共计16面柜;硅堆变压器型号为ZZDJ02－2.0/ 72，一次电压380V(单相)，二次电压72 kV，输入功率123 kVA。通过以太网交换机将16台EPIC－III控制器相连控制16电除尘供电分区。

3.2 改造方案

江苏射阳港电厂6号炉电除尘器高频电源改造方案主要包括以下几点:

(1)保留电除尘本体及附属的振打、加热等就地设备。

(2)取消16面控制柜及硅堆整流变压器取消;工频电源电缆清册中所列的48根(16个电场，每电场3根)ZRC－YJV22－1－2×150动力电缆计6758m;取消80根ZRC－KVVP2－1－4×2.5信号电缆12000m;由于通讯方式不兼容，故取消原上位机系统。

(3)增加部分。从粉尘的收集情况角度来考虑，一般电除尘第一电场除尘近80%，第二电场10%，第三电场除尘6%，第四电场4%以下的共识，结合本体容量及实际使用负荷，决定在一电场采用HF－O1型1.6A/72 kV高频电源，第二、三、四电场采用HF－O1型1.4A/72 kV高频电源;增加工频电源分配柜一面，16根ZRC－YJV22－1－3×95动力电缆，共计2300m。增加一套新上位机系统，通过以太网直接将16台高频电源相连，以控制16个供电分区。

4 改造后除尘效率及经济效益

4.1 改造后除尘效率

通过对5、6号炉电除尘出口烟尘浓度连续336 h跟踪观察，结果发现:6号炉电除尘出口烟尘浓度较为平衡、稳定;而5号炉电除尘出口烟尘含量极不稳定。5号炉电除尘器出口烟尘浓度与6号炉相比，普遍高出约10～20mg/m3。6号机组烟尘排放更加稳定，没有出现5号机组的大面积烟尘排放浓度超高问题。

2013年8月30、31日，由南京电力设备质量性能检验中心，对5、6号炉电除尘进行性能试验，结果如表2所示。

表2 射阳港电厂5、6号炉电除尘性能测试

从表2的性能测试数据可以看出:

(1)6号机组电除尘电场总功耗比5号机组减少67.4%。从400V除尘段电源总开关一次电流计量来看，每小时同比节电率为63.8%。

(2)6号炉电除尘出口烟尘排放浓度符合新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223－2011)要求，即重点地区烟尘低于30mg/m3的排放标准。而5号炉烟尘排放满足不了现行标准。

(3)6号机组电除尘出口烟尘浓度(脱硫入口)为55.6mg/m3，比5号机组减少36.3%(5号机组电除尘出口烟尘浓度87.3mg/m3)。

(4)6号炉电除尘除尘效率与5号炉相比，同比提高了0.18%，除尘效率明显提高。

4.2 改造后经济效益

(1)节省了基建成本。同等条件下，无论改造或新建项目，减少了电缆用量:以2012年12月招标价例，ZRC－YJV22－1－2×150电缆152.8元/m，6758m总价103.26万元;ZRC－YJV22－1－3×95电缆144.8元/m，2300m电缆总价33.304万元;动力电缆节省约70万元;ZRC－KVVP2－1－4×2.5电缆8.46元/m，12000m电缆可节省10.15万元。

(2)避免了投资浪费。6号机组电除尘器电控设备原选型是工频电源，改高频电源后，与原合同单位磋商，变更电控部分合同，直接将原工频电源改高频电源，同时根据每电场粉尘的收集情况及本体容量，合理的选择各电场高频电源的容量，只增加三分之一费用，避免了投资浪费，节省了基建资金。

(3)使用高频电源后，6号炉电除尘器运行功耗(高压部分)比5号炉降低67.4%，如按实际发电量来计算:5号机组电除尘2012年1至12月消耗电能7554968(kW·h)，上网电价按0.4元/(kW·h)计，该机组电除尘每年可节约运行电费约203.7万元，两年可以收回全部投资。

5 结语

(1)采用电除尘创新技术可大幅提高除尘效率，降低能源消耗，高频电源、电袋除尘器等新技术为电除尘实现低于30mg/m3的排放标准及更严格的粉尘排放创造了有利条件，也适应建设环保节约型社会需求。

(2)高频电源取代工频电源是一种发展趋势，新建电除尘选用高频电源，可节省土建、电缆等基建成本，降低电能损耗，短周期内即可收回投资，优势显著。

［1］王强，曹为民.HF－01型电除尘高频电源宣传.http://wenku.baidu.com/view/3c1bfd8d680203d8cf2f2405.html.2011－11－30.

Application of high－frequency on EPS of 600MW units

Current Thermal Power Plant Air Pollutant Em ission Standards(GB 13223－2011)make more stringent restrictions for dust em ission concentration of coal－fired power plants，the dust em ission standards in key areas is raised from 50mg/m3to 30mg/m3.The out dust em ission of ESP in many coal－fired power plants are difficult to achieve this standard.To solve these problems，a power plant adopted high－frequency power reformation in ESP.The work principle of high frequency power is introduced.The feasibility of using power－frequency instead of the traditionalpower frequency is analyzed.Some measures of the reformation are briefly discussed.Through the reformation the construction costs are saved and the aim of is reached.

high－frequency power;ESP;reformation plan;energy－saving and em ission reduction

X701.2

:B

:1674－8069(2015)02－042－03

2014-10-16;

:2014-12-19

张荣发(1965-)，男，工程师，江苏盐城人，从事电厂基建及有关技术管理工作。E－mail:jsyc2748@126.com