电站电除尘系统节能改造.docx

电站电除尘系统节能改造《电气传动自动化杂志》2014年第三期1高频电源基本原理及特点1.1传统电除尘器电源与高频电源原理对比目前传统的电除尘器普遍采用工频可控硅电源供电。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的脉冲电流送除尘器。高频电源是把三相工频电源通过整流形成直流电源通过逆变形成高频交流电再经整流变压器升压整流后形成高频脉冲电流送除尘器脉冲频率可达20kHz～50kHz甚至达50kHz～200kHz的超高频。工频电源及高频电源工作原理如图2所示。1.2高频电源的特点（1）相对于传统工频电源在电源设备本身电能转换效率上高频电源节能幅度最高可达90％以上工频电源只有70％左右。与工频电源相比高频电源可增大电晕功率从而增加了电场粉尘的荷电能力。高频电源在纯直流供电方式时其电压波动更小（一般＜5％而工频电压波动35％～45％）电晕电压更高（可达到工频电源二次电压的130％）电晕电流更大（峰值电流是工频电源二次电流的200％）。高频电源的火花控制特性好仅需很短时间（＜25μs而工频电源需10000μs）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提高除尘效率和工频电源相比在同等条件下可提高除尘效率达40％～70％。高频电源及工频电源工作有效对比如图3所示。（2）相比工频电源不同高频电源采用的是软特性的稳定直流电源其优点在于电源工作的最佳点是在火花始发以下临界处。火花放电实质上是正、负离子在电场中发生碰撞释放能量的一种现象它对除尘毫无作用。在设计上高频电源把电源供电整个过程能够控制在火花始发点以下的电晕放电状态不让其进入火花放电状态基本不产生火花即使产生火花也可以在＜25μs内自行关断电场电压恢复快损耗小。常规工频电源在整个供电过程中包含了火花放电和电晕放电火花多而耗能大一旦产生火花要10000μs内才能关断并且绝大部分能量都在属于火花放电被浪费掉了。而高频电源技术在处理同等尘源的情况下电场耗能一般为工频电源除尘器的10％所以高频电源可以节能省电。高频电源及工频电源供电波形对比如图4所示。（3）高频电源比工频电源适应性更强具有先进的控制策略、多种控制模式、适应各种工况。高频电源的供电电流由一系列窄脉冲构成具有更宽的脉冲宽度和脉冲频率更陡峭的电压上升率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少二次扬尘特别适用于高比电阻粉尘工况。高低压一体化控制断电振打及减功率振打功能可有效提高除尘效率。（4）高频电源体积小、重量轻高频电源的配电系统、控制系统、高频整流变压器为一体化结构设计总重量只有工频电源的1/4可安装于除尘器顶部不占用控制室空间该结构有助于节省控制室土建成本节省控制柜与变压器相连的控制电缆减少安装费用。（5）高频电源采用三相电源输入无缺相损耗无电网污染属于绿色电源可在工况恶劣的现场环境使用。2高频电源供电提高电除尘效率分析如前所述电除尘器利用高压电晕放电使粉尘荷电然后在电场力的作用下被吸附在极板上实现粉尘粒子和烟气的分离。因而电除尘效率与粒子荷电和电场驱动粒子过程直接相关粒子荷电量越大集尘电场强度越大粒子向极板运动速度越大除尘效率越高。在燃煤锅炉粉尘粒度范围内粒子荷电主要为电场荷电计算公式为：式中：q为粒子的荷电量；qs为粒子的饱和荷电量；t0为荷电时间常数s；t为粒子进入电场荷电的时间；εp为粒子的相对介电系数；ε0为真空介电常数8.85×10-12F／m；E0为荷电场强；dp为荷电粒子的直径m；N0为电晕场中带电离子的数量密度个／m3；K为波尔兹曼常数1.38×10-23J/K。由荷电量计算公式可见粒子荷电量取决于粉尘粒子的粒度、介电性质、烟气特性、荷电空间离子密度和荷电场强。烟气特性、粉尘粒子的粒度和介电性质由煤种和燃烧工况决定对于除尘设备来说这是既定条件。荷电空间离子密度取决于电晕放电强度电晕放电强度取决于电晕区电场强度而电晕区电场强度取决于外加电源提供的外加电压因而电晕放电强度取决于外加电压荷电空间离子密度取决于外加电压荷电场强度也完全取决于外加电压。因此对于既定设备荷电量取决于外加电压大小。外加电压增大电晕放电强烈粉尘尘粒子荷电量增大荷电速率增加荷电时间缩短。粒子荷电后在电场力作用下向极板运动的速度即驱进速度ω计算公式如下。式中：Ep为集尘场强V/m。烟尘粒子的驱进速度与粉尘粒径、荷电场强和集尘场强相关取决于外加电压。外加电压越大荷电场强和集尘场强越大驱进速度越大因而除尘效率越高。高频电源和工频电源向电除尘器供电电压波形对比如图5所示。工频