HF型高頻電源在電除塵系統中的應用

李術方

（廣東粵電靖海發電有限公司，廣東 揭陽515223）

0 引言

某電廠#1、#2爐600MW機組配套兩臺電除塵器，每臺電除塵器設雙室四電場，每臺爐配套18臺高壓控制柜，12臺型號為 GGAj02K－2.0A／72kV，6臺 GGAj02K－1.5A／66kV，兩臺爐共同配備一套上位機系統。電除塵本體、電控均為龍凈環保產品，高壓控制柜為龍凈環保16位K型控制柜。設備投入運行10年，經過電廠鍋爐煙煤改造，增設脫硝脫硫設備，運行參數發生較大改變，高粉塵比電阻產生反電暈，導致電除塵高壓柜電流波動大，采樣板及個別控制板故障率增高，且原設計能耗大，導致廠用電率高。

HF型高頻電源采用新型高壓控制器，由新型32位微控制器作為處理核心，運算速度快，并采用最新控制技術，控制器能根據煙氣工況改變自動調整控制輸出。高頻電源無需更換整流變壓器，只需將原常規高壓控制柜更換為新型調制型高頻控制柜，與原變壓器組合成一套混合型高頻電源，不僅能夠大幅度降低電除塵器能耗，而且提高了除塵效率。

1 電除塵器存在的主要問題分析

1.1 電除塵能耗大

根據廠內設備能耗的統計，目前每臺爐單臺除塵器9個高壓柜能耗約為510kW，每臺爐單高壓電源能耗約為1 000kW。能耗較大，有較大節能空間。

1.2 控制器技術落后

由于控制器的控制系統是20世紀90年代的控制技術，控制器的硬件、軟件系統不能滿足對電場閃絡的精確捕捉和控制，并且在反電暈、電暈封閉和節能控制上都已滿足不了現階段的要求。經長期監控電除塵器運行情況發現，所有電場電流極限很高，但是峰值電壓不高，影響電暈放電，使粉塵荷電不充分，從而影響了除塵效率。所有電場放電嚴重，火花率較高，這樣也會影響除塵效率。原控制方式運行方式和參數為人工設定，存在一定的盲目性，沒有根據工況變化（煙氣量、比電阻、煙氣溫度變化）自動改變運行參數和運行方式，導致除塵狀態不穩定，電流波動大，加快了電子設備的老化，且效率低、能耗大。

2 除塵器改造的必要性

電除塵器設計效率≥99.62%，保證效率≥99.52%，比集塵面積為94.91m2／s，除塵器本體效率及比集塵面積適中，情況適中。從SIS系統看到，目前#1爐煙塵排放9.8mg／Nm3，#2爐煙塵排放5.6mg／Nm3，遠低于 GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》要求的20mg／Nm3。

目前單臺爐除塵器高壓電源能耗約為1 000kW，能耗較高，有較大節能空間，進行高頻電源改造后，可從目前的1 000kW降低到500kW之下。

3 高頻電源介紹

3.1 工作原理

HF型高頻電源結構如圖1所示。其工作原理是利用現代電力電子技術，將工頻電源經整流橋轉化成直流電源，經逆變器逆變成20kHz以上的高頻交流電流，然后通過變壓器升壓，經整流器進行整流濾波，最終給電除塵電場提供40kHz以上的高頻脈沖電流。

圖" 高頻電源典型結構圖

3.2 高頻電源的技術優勢和性能特點

（1）高頻電源在純直流供電條件下，可以在逼近電除塵器的擊穿電壓下工作，這樣就可以使其供給電場內的平均電壓比工頻電源供給的電壓提高25%～30%。一般純直流方式應用于電除塵器的前電場，電暈電流可以提高一倍，粉塵排放降低約40%～70%。

（2）效率高，節能顯著。高頻電源工作在脈沖方式下，能提高電除塵器的除塵效率。微秒級的脈沖寬度，通過高壓脈沖作用，能有效地提高脈沖峰值電壓，增大電暈功率，提高粉塵荷電強度，克服反電暈，這有效地提高了電除塵器的除塵效率，除塵效率能達到90%以上。且采用脈沖供電方式的高頻電源節能效果顯著，一般較工頻電源節能40%～80%左右。

（3）控制方式靈活。高頻電源可根據不同運行工況的電除塵器提供最合適的電壓波形，提高了電除塵器對實際運行工況的適應性。火花控制特性好，火花損失能量很小，電場恢復快。

（4）輸出穩定，響應迅速快。高頻電源輸出關斷時間小于100ms，恢復時間為5～15ms，且在100次／min的火花率下輸出無壓降。

（5）體積小，重量輕，工程造價低。高頻電源的體積約為工頻電源的1／5～1／3，且直接安裝于電除塵頂部，其控制柜和變壓器是一體化的，節省了配電室空間、電纜與安裝費用。

（6）高頻電源提高了供電系統的利用率。其輸入方式為三相平衡供電，輸入的相電流是非高頻電源的一半，無缺相損耗，提高了供電系統的利用率。

4 實際應用效果

HF型高頻電源與原整流變壓器組合成的混合型高頻電源，在應用到除塵器的第一電場后，經過在不同煤種、各種運行工況下的試驗對比，除塵效率有了明顯改善。第一電場改造前后數據對比如表1、表2所示。

表" 改造前運行平均數據

表- 改造后運行平均數據

從數據對比可以看出，首電場應用高頻電源后電暈功率降低，煙塵出口濃度沒有升高，除塵效率保持良好。經過運行實際分析，與工頻電源相比，高頻電源的電壓波動小，火花控制特性好，能快速檢測火花并關閉脈沖電源，電場恢復快，使得電場平均電壓較高，在間隙供電時，能有效抑制反電暈現象，適用于高比電阻粉塵工況，控制方式更加靈活。改造后，按機組每年利用小時7 000h、上網電價0.4元／kW·h計算，每臺爐平均每年可節約廠用電350萬kW·h，提高經濟效益140萬元。

5 結語

我國從“十一五”開始，在每個五年規劃中都對節能減排制定了明確的目標，火力發電廠要成為有社會責任感的企業，必須高度重視節能減排工作，這就必然對除塵器的效率及能耗提出更高的要求。在除塵器的改造中，要結合運行實際，制定更加切實有效的方案。本例中，針對電除塵器二次電流波動大、能耗高，在原設備的基礎上對電除塵器高壓柜進行電源改造，結合運用HF型高頻電源技術，與原整流變壓器組成一套混合型高頻電源，降低能耗，且保持良好的出口粉塵排放，同時還對控制器及振打進行了優化，改造成本低、工期短，改造后效果明顯，值得其他電廠借鑒。