超低排放電除塵高頻電源改造的應(yīng)用

摘要：隨著國家環(huán)保要求的逐步提高，煙塵治理工作已在各類電廠開展。本文在結(jié)合阜康地區(qū)某熱電廠電除塵實(shí)際運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，具體對高頻電源的運(yùn)用和濕電除塵進(jìn)行了成本、建設(shè)周期和后期運(yùn)行進(jìn)行了對比分析，重點(diǎn)討論高頻電源改造、運(yùn)用的優(yōu)點(diǎn)及對電廠的影響。

關(guān)鍵詞：超低排放；高頻電源；濕電除塵

中圖分類號：X701.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：2095-672X（2018）06-0235-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.140

Abstract： With the gradual improvement of national environmental protection requirements， dust and dust control work has been carried out in various types of power plants. Based on the actual operation of electrostatic precipitators in a thermal power plant in the Fukang area， the paper analyzes the cost， construction period， and post-operation of the high-frequency power supply and the wet-electric dust removal， and focuses on the modification and application of high-frequency power. Advantages and impact on power plants.

Keywords： Ultra-low emission； High frequency power supply； Wet and dry dust

國家環(huán)保要求：現(xiàn)行煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)為30mg/m3；2017年粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)為20mg/m3。隨著國家對煙塵排放指標(biāo)的不斷提高，各發(fā)電企業(yè)均在結(jié)合自身情況進(jìn)行不同的改造。

由于環(huán)保要求的逐步提高，2011年7月29日，國家環(huán)保部正式頒布《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)對火電廠的排放指標(biāo)作出具體的說明。新疆要求2015年7月1日起執(zhí)行煙塵20mg/Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn)。本文就新疆及內(nèi)地的改造情況進(jìn)行了對比，結(jié)合阜康地區(qū)某電廠電除塵實(shí)施高頻電源改造情況進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)高頻電源改造具有投資低、節(jié)電效果好、有一定投資回報(bào)、無需停爐、改造周期短等諸多優(yōu)點(diǎn)，能到達(dá)目前國家環(huán)保要求，為超低排放改造方案的選擇增加了新的方案[1]。

1 改造方式及運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

1.1 各電廠改造方式及運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

本文對神華國華某電廠、浙江某電廠等煙塵治理改造選取的方式、改造前后數(shù)據(jù)對比情況進(jìn)行對比如下：

1.2 電源更換的綜合分析

目前，國內(nèi)主流的電除塵電源多采用高頻電源，相對于常規(guī)工頻（50Hz）電源而言，高頻電源的工作頻率可達(dá)到40KHz，相當(dāng)于工頻電源的800倍，電源本身效率≥92%，功率因數(shù)≥0.92，比工頻電源基礎(chǔ)節(jié)能35%以上。在除塵器理論中，除塵效率與帶電粉塵離子在電場中的驅(qū)進(jìn)速度成正比，驅(qū)進(jìn)速度與電場強(qiáng)度的平方成正比，因此提高電場的運(yùn)行電壓可以提高除塵效率。高頻電源輸出電壓紋波通常小于5%，遠(yuǎn)小于工頻電源的35%～45%的波紋百分比，運(yùn)行平均電壓可達(dá)工頻電源的1.3倍，運(yùn)行電流可達(dá)工頻電源的2倍，可有效增強(qiáng)電場的煙塵荷電，提高除塵效率。高頻電源改造僅需將原有工頻電源變壓器更換為高頻電源（控制柜與變壓器一體），去除原有工頻控制柜僅將電源柜進(jìn)行改造即可完成[2]。

1.3 增加濕式電除塵器的綜合分析

濕式除塵器從結(jié)構(gòu)形式上可劃分為立式和臥式兩種。現(xiàn)在國內(nèi)大型環(huán)保企業(yè)主推的還是臥式濕電。無論是立式還是臥式濕式除塵器目前治理效果都很有效。由于其體積非常大，因此場地布置、煙道連接都比較復(fù)雜，且均為高空作業(yè)，施工難度也非常大，整體施工周期需要60d，每臺(tái)除塵器需要投資1350萬元左右。

2 濕式電除塵及高頻電源改造對比

3 阜康地區(qū)某電廠現(xiàn)狀

阜康地區(qū)根據(jù)國家環(huán)保要求，2015年7月1日起執(zhí)行粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)20mg/m3。阜康地區(qū)某電廠除塵器出口煙塵濃度分別為28.9mg/m3、24.6mg/m3，均高于國家環(huán)保現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)。為了解決鍋爐粉塵排放超標(biāo)情況，結(jié)合該公司經(jīng)濟(jì)狀況，最終確定實(shí)施電除塵高頻電源改造方案[3]。

4 施電除塵高頻電源改造實(shí)施情況

4.1 改造計(jì)劃

本次改造工作按原方案可在不停爐工況下進(jìn)行，恰好540t/h1#、2#鍋爐均有停爐檢修機(jī)會(huì)，因此調(diào)整改造計(jì)劃，6月對540t/h1#鍋爐電除塵電源進(jìn)行改造，8月對540t/h2#鍋爐電除塵電源進(jìn)行改造。

4.2 改造項(xiàng)目

（1）拆除540t/h1#、2#鍋爐電除塵原硅整流變壓器，安裝高頻電源，同時(shí)對電除塵內(nèi)部極板、極線積灰清理，調(diào)整極板與極線之間的間距，修復(fù)損壞的振打系統(tǒng)。（2）高壓隔離開關(guān)柜利舊，新增高頻電源與隔離開關(guān)接口，并安裝配套阻尼電阻。（3）更換電纜，原電場動(dòng)力電源是二相，高頻電源是三相電源。原540t/h#1、#2鍋爐電除塵電纜無需更換。（4）對原電除塵高壓控制柜進(jìn)行改造，使其作為高頻電源的配電柜，為高頻電源提供三相電源。（5）對原電除塵低壓控制系統(tǒng)進(jìn)行升級，以滿足高頻電源需要。（6）對原電除塵上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，將新的高頻電源控制系統(tǒng)納入其中，使其可以根據(jù)運(yùn)行工況變化自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)。

4.3 改造要求

4.3.1 除塵效率

高頻電源轉(zhuǎn)換效率在額定負(fù)載條件下大于92%。電源改造后各爐的電除塵出口煙塵濃度需≤16.5mg/m3，在節(jié)電模式運(yùn)行條件下應(yīng)≤21mg/m3。在輸出電壓、電流的額定范圍內(nèi)功率因數(shù)大于0.9。

4.3.2 節(jié)能保證

電除塵出口煙塵濃度≤21mg/m3時(shí)節(jié)能35%。

4.3.3 電氣性能

當(dāng)電源電壓、頻率波動(dòng)在下列范圍內(nèi)變化時(shí)，所有電氣設(shè)備和控制系統(tǒng)能正常工作，交流電源電壓±10%UH（UH額定電壓），頻率±5%，長期運(yùn)行；交流電源電壓在-22.5%U（UH額定電壓）不超過一分鐘時(shí)，不應(yīng)造成設(shè)備故障。高頻電源設(shè)備工作時(shí)，不應(yīng)對廠內(nèi)電子、通訊設(shè)備產(chǎn)生干擾，影響其正常工作，其諧波量需低于國標(biāo)要求。

4.3.4 設(shè)備功能

控制功能：定電流控制（主控制元件為IGBT），控制二次電流為定值（二次電流定值可以在0-100%二次電流額定值內(nèi)任意設(shè)定）。直流供電和充電比控制。

通信聯(lián)網(wǎng)控制功能：高頻電源采用TCP/IP通訊方式和RS485通訊方式，與上位機(jī)系統(tǒng)通訊用。設(shè)備的啟動(dòng)、停止、升壓、降壓不僅可以通過就地終端控制，還可以通過上位機(jī)控制。

保護(hù)功能：高頻電源應(yīng)具備負(fù)載開路、短路保護(hù)；過流保護(hù)；輸出欠壓保護(hù)；變壓器油溫超限保護(hù)；短路、開路保護(hù)；IGBT故障保護(hù)等。當(dāng)任意一臺(tái)高頻高壓電源發(fā)生開路、短路、欠壓、過載、過熱（IGBT、變壓器）故障時(shí)能夠做出相應(yīng)保護(hù)處理。

5 改造前后對比

電除塵高頻電源改造完成后，由環(huán)保檢測公司對540t/h1#、2#鍋爐電除塵煙塵濃度進(jìn)行檢測，測試數(shù)據(jù)如下表：

5.1 改造前、后煙塵數(shù)據(jù)對比

5.2 改造前、后除塵器用電量對比

6 結(jié)論

6.1 煙塵指標(biāo)

540t/h1#、2#鍋爐電除塵出口煙塵濃度測試結(jié)果表明，電除塵高頻電源改造后煙塵排放濃度能夠達(dá)到當(dāng)前國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，改造效果明顯[4]。

6.2 節(jié)電性能

根據(jù)540t/h1#、2#鍋爐電除塵改造前后用電量的統(tǒng)計(jì)分析，在除塵器出口煙塵濃度不超標(biāo)的情況下，電除塵高頻電源改造后的節(jié)電效果明顯，企業(yè)用電量均出現(xiàn)不同程度的降低。

綜上所述，在當(dāng)前國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)逐步提高的情況下，各企業(yè)結(jié)合自身情況選擇不同的超低排放改造方案。高頻電源改造和濕電除塵器的應(yīng)用拓寬了超低排放改造的道路，在實(shí)際工作中有了較好的應(yīng)用，為達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)提供了更好的技術(shù)平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

[1]付永慧.電廠電除塵的發(fā)展和應(yīng)用[J].赤子，2012，（10）：237.

[2]劉帥.高頻靜電除塵電源的研究與研制[D].上海：上海交通，2009.

[3]肖寶恒.燃煤電廠電除塵增效改進(jìn)的途徑[J].電力環(huán)境保護(hù)，2007，（7）：5-8.

[4]黃三明.電除塵技術(shù)的發(fā)展與展望[J].環(huán)境保護(hù)，2015，（7）：59-63.

收稿日期：2018-04-12

作者簡介：于謙（1971-），男，本科，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測。