高頻電源節能提效研究

彭宇泉

高頻電源節能提效研究

彭宇泉

（福建龍凈環保股份有限公司，福建龍巖364000）

通過對吉林某電廠2#爐電除塵器的電控系統用高頻電源改造高壓電源，分析對比改造前后的電除塵電耗數據及脫硫入口濁度數據，探討高頻電源節能管理在電除塵應用上的可行性。

高頻電源；電除塵；改造；節能

環境危機與能源危機日趨嚴峻，節能減排已成為共識。如何提高燃煤電廠電除塵的效率與降低它的能耗是擺在電廠與除塵設備供應商前的一個課題。在不大的改動電除塵本體的前提下，應用高效率的電控系統，可以提高電除塵的效率，且同時可以降低它的能耗。

除塵用高頻電源是新一代的高效電源，它的效率與功率因數比傳統的除塵用硅整流高壓電源高，除塵用硅整流高壓電源的功率因數與效率在額定工況下，一般為0.8左右，而除塵用高頻電源的功率因數與效率在額定工況下均可達到0.93以上。在同樣的輸出功率下，除塵用高頻電源比傳統的除塵用高壓電源輸入功率小，更節省能量。

燃煤電廠的電除塵設備是按機組的最大負荷下的除塵效率來設計的，根據推導的除塵效率公式：

式中：η為效率；A為收塵極面積；Q為煙氣量；ω為驅進速度；A為收塵極面積。

在特定的除塵器中，A是一定值，在除塵效率一定的情況下，Q與ω成正比，而：

式中：E為電場強度；a為塵粒半徑；μ為粘滯系數。

因此在機組負荷較小時，煙氣量較小，在滿足規定除塵效率下，可以適當降低電場強度。因此根據機組負荷來調節電除塵高壓系統的功率輸出，可以在滿足除塵效率的前提下，節省電除塵電耗。而電除塵的智能節能程序正是依據這個理論，并綜合電除塵的出口排放而設計的。這個理論的支持下，吉林某燃煤電廠2#爐電除塵進行了相關的電控系統改造。根據2#爐電除塵節能改造技術方案，在2#爐停爐情況下，對2#爐電除塵高低壓控制系統進行了改造，將一電場的高壓電源改為高頻電源，現改造工作已經結束，2#爐電除塵高低壓控制系統已投入正常運行，IPC系統已具備根據工況及機組負荷自動尋找最佳工作方式進行節能的功能。

1　改造及調試工作的主要內容

（1）將2＃爐電除塵一電場分為兩個獨立供電的小分區。將這兩個小分區的連接圓鋼切斷，并使之保持足夠的安全距離，在現場施工時，切斷口間的距離大于300 mm。

（2）將一電場的4臺2.0 A/66 kV的變壓器更換為8臺1.0 A/66 kV的高頻電源，每臺高頻電源給一個小分區供電。

（3）將一電場的高壓控制柜改造為高頻配電柜，將二電場、三電場、四電場的高壓控制柜改造，安裝龍凈新型的MVC-196E系列控制器。

（4）在低壓控制柜8臺高頻控制柜間之間敷設斷電振打電纜，原一電場的陽極振打電機對應于新安裝的2臺高頻電源，這兩臺新安裝的高頻斷電信號由原一電場的斷電信號控制。

（5）敷設機組負荷信號電纜，并接入IPC智能控制系統，使除塵系統運行時獲取機組負荷信息。

（6）更換IPC系統。

（7）IPC系統與各高壓控制柜、PLC控制柜通訊測試。

（8）在集控室安裝IPC客戶機軟件并通訊測試。

（9）利用IPC系統分析各電場的電氣特性參數，并根據負荷信號調節各種節能模式下的控制參數進行測試，觀察各種節能模式下粉塵排放情況。

（10）根據測試情況，確定節能模式的控制參數，并將該參數作為推薦運行參數，供現場執行。

（11）根據不斷試驗，摸索各個電場的最佳運行參數及排放變化情況，確定節能模式下的參數設置。同時，調整各電場陰、陽極振打控制，設置各電場的斷電振打功能，提高振打效果，使節能模式運行更加穩定。

2　不同運行模式下的電耗參數

（1）以2#爐改造前（2016-01-11—2016-01-17）7天的統計數據為例，常規供電狀態下運行數據為例，實際運行有所變化，但從長期觀察該數據有代表性。該數據來自電氣系統2#爐電除塵MCC段（表1）。

脫硫吸收塔入口粉塵濃度：25～35 mg/Nm3。

（2）以2#爐升級后（2016-02-15—2016-02-21）7天的數據為例，常規供電狀態下運行數據為例，實際運行有所變化，但從長期觀察該數據有代表性。該數據來自電氣系統2#爐電除塵MCC段（表2）。

脫硫吸收塔入口粉塵濃度：20～27 mg/Nm3。

表1　改造前的電耗數據

表2　改造后未投智能節能系統時的電耗數據

（3）以2#爐升級后（2016-02-25—2016-03-02）7天的數據為例，常規供電狀態下運行數據為例，實際運行有所變化，但從長期觀察該數據有代表性。該數據來自電氣系統2#爐電除塵MCC段（表3）。

脫硫吸收塔入口粉塵濃度：20～28 mg/Nm3。

表3　改造后投智能節能系統時的電耗數據

（4）采集改造前各個負荷區段電除塵的電耗數據（數據采集時間2016-01-11—2016-01-17），改造后不投節能系統各個負荷區段電除塵的電耗數據（數據采集時間2016-02-15—2016-02-21），改造后投節能系統各個負荷區段電除塵的電耗數據（數據采集時間2016-02-25—2016-03-02），該數據來自電氣系統2#爐電除塵MCC段，各數據對比如圖1所示。實際運行有所變化，但從長期觀察該數據有代表性。表4電耗為平均每小時電耗。

圖1　電除塵段電耗對比圖

3　改造后與改造前的電除塵電耗對比及節電率計算

圖1所示為2#爐電除塵段在不同運行模式下，電除塵段的電耗對比圖。改造后投入節能系統后與改造前相比節電率：

改造后不投節能系統與改造前相比節電率：

表4　平均每小時電耗

4　結論

根據以上電除塵控制系統改造節能數據的分析，在當前工況的條件下，2#爐電除塵在現有系統架構上進行節能控制技術的應用，實現了節能運行的目的。由于電除塵電場工況條件的變化，與鍋爐負荷、燃煤情況、煤質等因素都有關聯關系，電除塵實際消耗的功率是隨著負荷和電場工況條件的變化而動態變化。IPC節能軟件能夠根據工況和負荷變化自動尋找最佳工作方式，減少無效功率的輸出，達到了節能效果。通過調試，2#爐電除塵IPC系統運行穩定正常，對比電除塵出口濁度數據與脫硫系統入口粉塵濃度數據發現，電除塵出口實際排放濃度低于改造以前。從運行功率比較圖看，節電效果顯著。從本次2#爐電除塵自動節能技術改造來看，節能管理應用在電除塵上的應用完全可行。

［1］朱琪.電除塵電源節能改造［J］.華電技術，2008（7）:68-70.

［2］郝建宏，馬永光.電除塵器節電控制策略的優化［J］.華北電力技術，2010（1）:1-4.

［3］喬永成，王新中.火電廠電除塵器電控系統的節能改造［J］.中國環保產業，2010（8）:35-37.

The study of improving efficiency and saving energy by application of high frequency power supply

PENG Yuquan
（Fujian Longking Co.，Ltd.，Longyan 364000，China）

On the base of the transform about unit 2 ESP of one power plant in Jilin province，from the high frequency power supply to high voltage power supply，and by analyzing and contrasting the before-and-after changes on the data of the energy consumption and the opacity of the entrance of ESP，we can explore the feasibility of improving efficiency and saving energy for high frequency power supply through energy management software.

high frequency power supply；ESP；alteration；energy-saving

TP273；X38

A

1674-0912（2016）09-0042-03

彭宇泉（1983-），男，湖北黃岡人，大學本科，中級工程師，大氣污染治理電控專業。

（2016－05－24）