濕式電除塵用三相電源的研究與應用

彭宇泉

（福建龍凈環保股份有限公司，福建龍巖364000）

濕式電除塵用三相電源的研究與應用

彭宇泉

（福建龍凈環保股份有限公司，福建龍巖364000）

介紹了三相電源在濕式電除塵器的應用，針對濕式電除塵電場要求運行在無火花或少火花方式下，水沖洗清灰工藝造成的電場瞬間變化，改進三相電源的控制策略。

三相電源；濕式電除塵

燃煤鍋爐燃燒廢氣經電除塵后進入脫硫系統，廢氣挾帶殘留的微細粉塵，脫硫系統產生的氣溶膠、石膏霧滴等污染物對環境的破壞受到越來越多的關注，并已成為環保監控的重要對象。當前，我國環境狀況總體惡化的趨勢尚未得到根本遏制，環境矛盾日益凸顯,部分地區和城市霧霾現象突出，許多地區主要污染物排放量超過環境容量，下大力氣治理PM2.5，改善空氣質量，已經變得刻不容緩。

作為一種先進的煙氣治理技術，濕式電除塵器技術在歐美、日本等國已經達到廣泛應用，且效果良好。濕式電除塵器在滿足超低排放、治理PM2.5方面的效果得到業內專家的一致認可，環保部在《環境空氣細顆粒物污染防治技術策略（試行）》（征求意見稿）中明確指出：鼓勵火電企業采用濕式電除塵器等新技術，防治PM2.5、脫硫造成的“石膏雨”污染。

濕式電除塵器負載工況的變化，對高壓供電技術提出了新的要求，為了避免極板極線電腐蝕，火花閃絡控制在濕式電除塵器電控系統中顯得尤為重要，工頻三相電源以其優異的供電性能和穩定性在電除塵得到廣泛使用，經技術創新后，同樣能夠滿足濕式電除塵器的供電需求。

1 濕式電除塵用高壓電源選型

濕式電除塵器運行環境特殊：煙氣溫度低，飽和濕煙氣，入口粉塵濃度低，微細粉塵（主要為PM2.5），脫硫氣溶膠和石膏霧滴，煙氣流速高，陰陽極間距小，因此濕式電除塵器對高壓供電設備有以下特殊要求。

（1）板電流密度大持續穩定運行。

（2）火花閃絡響應快，當電場發生火花閃絡時，控制系統能及時捕捉閃絡信并快速關斷輸出；火花熄滅后，迅速恢復二次電壓輸出，又要防止連續閃絡。

（3）自動跟蹤水沖洗清灰工藝，避免水沖洗時發生短路或過流誤跳閘。

三相高壓電源比單相工頻電源具備更高功率因素（≥0.90）和更高的轉換效率（≥90%）；三相供電平衡，可控硅全導時三相電源的峰值電壓與平均電壓接近（＜5%），近似高頻電源純直流供電時的輸出電壓，三相電源輸出的二次電壓平穩，峰值電壓與有效值、平均值電壓基本一致，在相同的擊穿電壓下，其二次輸出平均電壓可提高15%以上，電場的電流密度提高近一倍，對于相同的負載，三相電源可比單相電源提高一倍以上的有效輸出功率，容易實現超大功率電源；變壓器和控制系統分開布置，適應各種惡劣環境。三相電源與常規工頻電源供電輸出對比圖見圖1。

圖1 三相電源與常規工頻電源供電輸出對比圖

2 工程應用

神華國華三河發電有限責任公司2#爐350 MW機組配套濕式電除塵器，同極距為300 mm，配套8套高壓設備，濕式電除塵器設計參數如表1。

表1 濕式電除塵器設計參數

考慮到濕式電除塵器實際運行電流大的特點，高壓設備選型時，按板電流密度0.8 mA/m2選擇，高壓設備選用1.2 A/66 kV三相電源，三相電源變壓器直接安裝在濕式電除塵器頂部，控制柜安裝在工作環境較好的配電室。

濕式電除塵采用水沖洗清灰，電場內部始終充滿飽和低溫煙氣，為了保證濕式電除塵器長期可靠運行，避免火花閃絡引起的極板極線電灼傷，要求高壓設備運行在無火花或少火花方式下，而電除塵實際應用過程中，又希望增大電場電暈功率，提高輸入電場的二次電壓，來提高濕式電除塵器除塵效果。三相電源可以將平均電壓提升到接近電場閃絡的峰值電壓，有效提高收塵效率，但三相電源采用3對反并聯可控硅進行調壓，火花響應時間較長，與濕式電除塵器火花控制要求不匹配，這就需要對濕式電除塵器三相高壓供電電源控制策略進一步優化。

三相電源在神華國華三河發電有限責任公司2#爐350 MW機組配套濕式電除塵器剛負載投運時，控制系統表現如下特征。

（1）火花捕捉不夠靈敏，電場閃絡時，現場控制柜表頭能明顯看到上沖現象；

（2）火花響應后恢復過程時間長，火花關斷后，高壓參數恢復到火花閃絡前參數時間長，影響濕式電除塵器除塵效率；

（3）水沖洗清灰時，三相電源柜易發生“短路”或“過流”報警。

針對這種現象，結合濕式電除塵器實際運行工況特性，優化三相電源控制策略如下。

（1）采用32位高性能DSP處理器，以120 MHz高速處理器及時捕捉火花信號，提高芯片火花響應，根據三相電源濕式電除塵器火花特性，采用硬件和軟件雙重超微火花檢測，系統根據火花信號表征進行閃絡預判，控制器立即調用火花處理程序，進入微細火花控制模式，快速分析微細火花數據并加以處理，迅速降壓輸出；

（2）分階段完成火花響應，以達到最佳效果，火花熄滅后，迅速恢復二次電壓輸出至接近火花閃絡前參數，防止連續閃絡，再根據運行參數逐步增加輸出，直至運行參數恢復至火花閃絡峰值或系統設定值；

（3）火花恢復初始電壓值和升壓速率，可以根據現場情況自行調整，以適應不同工況；

（4）針對濕式電除塵器水沖洗清灰工藝，優化控制策略，當三相電源檢測到濕式電除塵器水沖洗信號時，自動進入水沖洗工藝控制方式，進行二次電壓和二次電流雙重監控，防止參數突變，避免三相電源發生“短路”、“過流”誤判斷和強火花閃絡；

（5）應對濕式電除塵器節能要求，優化三相間歇供電技術。

優化后的三相電源，在神華國華三河發電有限責任公司2#爐350 MW機組配套濕式電除塵器運行，穩定可靠，濕式電除塵器出口排放穩定在3 mg/Nm3以下，現場還進行了滿負荷時，三相電源采用3種不同供電方式輸出，對比濕式電除塵器出口排放，數據如表2。

表2 濕式電除塵器出口排放

從表2數據看，三相電源采用間歇供電比直接降低二次壓輸出，更能保證出口排放。

3 結束語

介紹了三相電源在濕式電除塵器的應用，并針對濕式電除塵電場要求運行在無火花或少火花方式，水沖洗清灰工藝造成的電場瞬間變化，改進三相電源的控制策略。三相電源根據水沖洗DCS送到三相電源的清灰信號，自動調整三相電源輸出，解決由于水沖洗清灰引起的電場負載突然變輕，造成高壓設備“短路”、“過流”或火花閃絡頻繁，影響濕式電除塵器除塵效果；并在相同工況下，對比高壓設備不同供電方式進行節能試運行，對比濕式電除塵出口排放的影響，對濕式電除塵電控設備節能運行進行探索。

[1]楊群發，侯劍雄，陳灌明.600MW機組濕式電除塵器工程調試與運行調整研究[J].東北電力技術，2015(6):22-25.

[2]劉鶴忠，陶秋根.濕式電除塵器在工程中的應用[J].電力勘測設計，2012(3):43-47.

Research and application of three phase power supplyfor wet electrostatic precipitator

PENG Yuquan
（Fujian Longking Company Limited,Longyan 364000,China）

This paper introduced the application of three-phase power supply in wet electric dust.The wet ESP electric field is required to run without a spark or less spark,and water washing cleaning mode will cause the transient changes of electric field.So the control strategy of threephase power supply was improved.

three phase power supply;wet electrostatic precipitator

X701

A

1674-0912（2017）01-0032-03

2016-10-20）

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。