600MW机组电除尘器高频电源的运行与优化

摘 要：本文介绍了辽宁华电铁岭发电有限公司600MW机组电除尘器高频电源的组成部分、工作原理及在实际运行中的优势。并对电除尘器除尘效率提高的同时，出现的能耗增加、二次扬尘现象及锅炉启动过程中投油稳燃与保证电除尘器安全运行的矛盾等实际运行中出现的问题进行逐一分析，并提出了优化对策。

关键词：高频电源；能耗；二次扬尘；安全运行

一、概况

辽宁华电铁岭发电有限公司二期5、6号机组为2台600MW哈尔滨锅炉厂设计、制造的超超临界机组，分别于2008年7月和12月投产发电；锅炉型号HG-1795/26.15-YM4型，最大出力1795t/h，设计过热器蒸汽出口温度为605℃，再热器蒸汽出口温度为603℃，为超超临界变压运行直流锅炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。设计排烟温度130℃，热力计算额定负荷时的排烟温度为157 ℃。每台炉配置两台50%容量的电除尘器，每台电除尘器的烟气通道数量为40个、双室布置、阳极板间距400mm、流通面积240m2；沿着烟气流动方向分为五个电场。电除尘器原采用GGAJ02-1.0A/72型高压硅整流单相、工频整流电源，为了提高除尘效率，2016年更换为福建龙净环保股份有限公司的STR03型高频高压整流电源。

二、电除尘器的高频电源介绍

（1）高频电源的组成部分

高频电源结构上由高频控制柜和高频变压器组成。高频控制柜分为前腔、后腔和侧腔三个部分。侧腔安装断路器、接触器、控制回路，前腔安装变换器、整流桥、电抗器、侧部安装机柜热交换器对腔内器件进行散热，同时设有仪表板，可清楚的观察母线电压、一次电流、二次电压、二次电流以及操作终端的内容。后腔安装散热风机、谐振电容等。

（2）高频电源的工作原理

高频高压整流電源是将三相交流电经整流和滤波后产生580V左右的直流电压，由IGBT全桥逆变，经谐振电容震荡产生最高20KHz交变电流，再经高频变压器升压整流后形成高频高压脉动直流送入电除尘器。

高频电源原理上主要由三大块组成，即变换器、高频变压器、控制器，如下图所示。三相交流输入整流为直流电源，经逆变为高频交流，最后整流输出直流高压。变换器实现直流到高频交流的转换，高频变压器/高频整流器实现升压整流输出，为ESP提供供电电源。

（3）高频电源的优点

①提高除尘效率

基于高频开关技术的高频电源是一个与线路频率无关的可变脉动电源，给除尘器提供接近纯直流到脉动幅度很大的各种电压波形，针对各种特定的工况，可以提供最合适的电压波形，从而提高除尘效率。与工频50/60Hz高压电源相比，高频电源纯直流供电时的输出电压纹波通常小于5%，远小于工频电源35%～45%的纹波百分比，其闪络电压高，运行平均电压可达工频电源的1.3倍，运行电流可达工频电源的2倍，在同样的电场里，能够输入更多的功率，从而能够有效的提高收尘效率。改造前的工频电源与改造后的高频电源供电输出对比图如下图所示：

②电源适应性好

高频电源功率因数可以达到0.95，转换效率可以高达94%以上，比较工频电源的功率因数和转换效率至少节电22%。间歇性供电时，高频电源供电脉宽最小可达到1ms（工频电源最小为10ms），通过调整充断电的时间比，可以有效抑制反电晕现象，达到节约电能的目的。

③电晕功率高

工频整流电源工作时，二次电压平均值和峰值电压偏差较大，很高的峰值电压极易在电场内部产生火花，进而造成电除尘器整体电晕效率下降；与此相反，高频整流电源工作时，二次电压纹波很小，基本是平稳直流，不会出现工频电源供电时很高的峰值电压，因此电场内部不易放电，可以把运行电压和电流大幅提升，提高了电晕功率，实现保效节能，特别适用于高比电阻粉尘工况。

④火花控制能力强

高频电源供电时每个脉冲的时间很短，火花关断时间<10μs（工频电源供电时需10ms），火花能量损失小，电场恢复快（约为工频电源恢复时间的25%），同时，先进的控制系统保障火花产生后的恢复分三个不同斜率的阶段进行，有效地延缓后续火花的产生，从而实现低火花率运行，达到更高的除尘效率。

三、电除尘器高频电源改造后出现问题与对策

电除尘器高频电源改造之后，除尘效率明显提高了，同时带来了能耗增加、出口二次扬尘现象严重等问题，同时机组启动过程若需投油稳燃，也会对电除尘器的安全运行带来隐患，下面针对以上三个问题逐一进行分析解决。

（1）高频电源的能耗增加问题与对策

电除尘器高频电源改造后粉尘排放大幅度下降，同时能耗也明显提高，具体参数对比如下表所示：

从上表中可以看出，电除尘器高频电源改造之后，铁岭电厂#5、#6炉粉尘排放浓度均大幅度下降，分别下降了43 mg/Nm3、45 mg/Nm3；除尘效率分别提高了0.17%、0.17%。同时，电除尘器能耗也相应增加为原来的217.27%、231.33%，增加了一倍左右。

对高频电源的运行参数进行优化的原则如下：

①前部电场：二次电流低，充断电时间比低，适用于前部电场粉尘浓度高环境，保持连续的低二次电流供电，既能保障除尘效率，又可以防止放电，起到节能的效果；

②后部电场：二次电压高，充断电时间比高，适用于后部电场粉尘浓度低的环境，既能保障粉尘的荷电效果，同样可以起到节能的效果。

在对高频电源参数进行了优化之后，单台机组每天能耗下降了大约7000kWh。

（2）电除尘器出口粉尘的二次飞扬问题与对策

电除尘器出口的粉尘二次飞扬问题比较严重，尤其是入口加装了低温省煤器之后，平均一天24小时比较明显的二次飞扬现象有34—36次。经过我们分析，二次飞扬问题是由于电除尘器前低温省煤器投运后，烟温降低导致粉尘比电阻下降，电除尘器整体效率提高的同时，静电除尘器阳极板对粉尘的粘附力下降，粉尘颗粒间的斥力加强，造成二次扬尘现象比较严重。

总体来讲，为了降低电除尘器出口的粉尘二次飞扬，运行中总结如下几条措施：

①维护好干式电除尘器和输灰系统等除尘设备的正常运行。

②适当延长振打周期，其中五电场振打周期从原来的60分钟延长为90分钟；

③在振打时，只需一个阳极进行振打，避免任何时候两个阳极同时振打；

④取消出口五电场的长振打，缩短其单次振打时间。

按照上述原则对电除尘器振打进行优化后，二次扬尘问题基本解决了。

（3）机组启动过程中保证电除尘器安全运行的对策

机组启动过程中，若需投油稳燃，未完全燃烧的燃油颗粒流经电除尘器时，由于阳极板的电荷作用燃油颗粒会积存在阳极板上，当遇有电除尘器火花放电等明火时，可能会造成二次燃烧，带来运行风险。为了尽量减少阳极板积油可能对电除尘器造成污染，同时尽量降低粉尘的排放，实际运行中总结了如下对策：

①机组刚刚启动时，只投运二、三电场运行，将二次电流控制较低范围以内；

②随着锅炉负荷、烟气流量的增加逐渐提高二次电流，再逐级投入其他电场；

③逐级投入电场的同时投入电除尘器连续振打；

④保证吸收塔入口粉尘排放控制在50mg/m2以内。

这样就能保障机组启动过程中烟尘排放达标的同时，确保电除尘器极板不积存燃油颗粒。

四、结论

辽宁华电铁岭发电有限公司600MW机组电除尘器高频电源改造之后，在运行中逐步摸索经验，在保障粉尘排放完全满足国家相关环保规定的同時，电除尘器运行参数得到了进一步优化，高频电源能耗高、二次扬尘等问题得到了有效控制，机组启动过程中电除尘器的安全问题也得到了有效解决。

参考文献

[1]舒英钢.燃煤电厂电除尘技术综述[A].第十五届中国电除尘学术会议论文集[C]，2013年

[2]张谷勋，蒋云峰.电除尘器电源的发展方向——高频化和数字化[J].电源世界，2007年01期

[3]有关制造厂家产品说明书、技术要求及图纸。

作者简介

李闯（1981—），男，汉族，东北电力大学工程硕士，高级工程师，从事火力发电厂集控运行工作，辽宁华电铁岭发电有限公司。

（作者单位：辽宁华电铁岭发电有限公司）