1、淺析火力發電廠電除塵器電源發展方向高頻電源程中岳、宋志強、楊奎剛（郵編：727100 工作單位：華能銅川電廠）摘 要：節能環保是我國的基本國策，已日益受到國家、企業、乃至個人的重視。在火力發電企業，廠用電率能夠得到有效的控制，可以降低火力發電企業的發電成本，從而提高經濟效益。電除塵系統在火力發電廠廠用電率約占10%左右，如果在現有電除塵器保證除塵效率的前提下能降低電除塵器能耗具有巨大的經濟效益和社會效益。新型電除塵節能控制系統-高頻電源技術已在多個大型火電廠成功應用，效果十分顯著，在保證除塵效率的前提下，節電率可最高可達80以上，平均節電超過60，達到了保效節能的目的。關鍵詞：節能降耗；電除塵

2、器；高頻電源技術前言：隨著全球人類對環境保護意識和認識的不斷提高，電除塵技術已成為煙塵治理中最重要的技術之一，成為大型燃煤電廠煙塵治理的首選，世界各國對排放到大氣中的煙塵也有了更高和更新的標準，西方國家要求不大于30mg/Nm3，我國排放標準要求不大于50mg/Nm3；西方國家關注PM10和PM2.5的細微粉塵排放問題，歐洲環保規定PM10的排放要小于50g/Nm3。電除塵技術在火力發電廠是一項很重要的防治大氣污染環保技術，并已廣泛得到應用。電除塵器主要是利用靜電力進行除塵，又稱為靜電除塵器，它的基本原理是通過陰、陽極施加直流高壓，氣體電離，懸浮塵粒荷電，荷電塵粒向電極運動，荷電塵粒沉積在電極

3、上、振打使極板上的粉塵落入灰斗，灰斗再進行排灰，從而達到凈化煙氣和收塵的效果。電除塵器要達到好的收塵效果, 除了有良好的本體結構外, 還需一個好的相匹配的供電電源，供電電源包括高壓電源（提供直流高壓，足夠大的電暈電流）和低壓電源系統（提供振打、電加熱、卸灰、輸灰控制等）。近年來電除塵器供電技術新進展主要體現在高壓硅整流設備（常規電源）、高頻電源、脈沖電源、三相電源等方面。本文主要針對火力發電廠電除塵器電源發展方向高頻電源進行闡述。一高頻電源的發展及原理隨著電力電子技術的快速發展，電力電子器件從20世紀80年代，全控型器件開始取代晶閘管，伴隨著雙極型晶體管BJT、大功率晶體管GTR、絕緣柵雙極型

4、晶體管IGBT、智能功率模塊IPM等等電子元件出現，還有軟開關逆變技術（高頻化、低開關損耗提高變換效率）以及新的控制技術（數字化和高頻化提高系統的可靠性和提高設計靈活性）不斷應用普及。國外對高頻電源技術長時間采取封閉措施，我國一直到2005年才進口了少量高頻電源。我國電除塵器生產企業完全自主研究高頻電源設備，并于2005年完成32KW、0.4A高頻電源開發，2006年完成48KW、0.6A、64KW、0.8A高頻電源開發，2007年完成72KW、1.0A高頻電源開發，且性能達到國際先進水平。基于可控硅控制的高壓硅整流設備： 基本工作頻率為50赫茲，工作電壓波形受到很大限制，對許多特殊工況顯得力

5、不從心。火花熄滅時間長達10ms，使電場能量恢復時間過長；輸出電壓紋波3545，使平均電壓低電暈功率小；產生高比電阻粉塵，高比電阻粉塵易產生反電暈現象，使收塵效率降低；設備功率因數低，電源轉換效率低致使電除塵器耗電量較大、運行費用較高；單相供電會造成負荷經常不平衡；移相控制對電網干擾也比較嚴重。基于高頻開關技術的新型電源： 與電網頻率無關的高頻開關式一體化電源，提供接近純直流到脈動幅度很大的脈沖電壓波形，可針對特定工況選擇合適波形，從而提高除塵效率，為電除塵器使用高頻電源發展創造了條件。電除塵器用高頻高壓整流設備通過有效地使用新材料和新型電力半導體器件，綜合應用電力電子技術、微電子技術，實現對

6、電能的高效能變換和控制，包括電壓、電流、頻率和波形的變換，從而滿足電除塵器的供電。高頻電源原理圖高頻電源基本原理組成：變換器、高頻變壓器、控制器。高頻電源將工頻三相交流電源整流為直流電源，通過變換器實現直流到高頻交流電源的轉換，高頻整流變壓器實現升壓和二次整流，輸出直流負高壓，為ESP供電。高頻電源系統原理框圖二.高頻電源與工頻電源對比高頻電源輸出電壓逼近工頻電源電壓峰值，與工頻電源相比：l 高頻電源能提供更高的輸出電壓，可達工頻電源的1.3倍。l 高頻電源能提供更大的輸出電流，可達工頻電源的2倍。l 高頻電源可有效增大電暈功率，提高除塵效率。高頻電源與工頻電源輸出波形對比圖技術指標工作頻率電

7、源功率因數效率直流電壓脈動間歇脈沖寬度火花熄滅時間高頻電源40kHz三相0.90.93%0.7ms30s工頻電源50Hz單相0.80.830%10ms10ms高頻電源與工頻電源技術指標對比應用性能輸出電壓輸出電流排放濃度設備損耗設備重量控制室面積系統能耗電纜用量高頻電源130%200%50-70%30%35%05050%工頻電源100%100%100%100%100%100%100100%高頻電源與工頻電源應用性能對比表（以工頻電源為基準）高頻電源與傳統的可控硅控制工頻電源相比性能優異，具有輸出紋波小、平均電壓電流高、體積小、重量輕、成套設備集成一體化、對高比電阻粉塵，它有更窄的脈沖、更寬的調

8、節范圍從而提高除塵效率。設備效率與功率因數均達到0.9以上（常規工頻電源的設備利用率僅為0.7左右），而且高頻電源采用三相電源，負載平衡等多項顯著優點，不僅大大提高了電除塵器配套電源產品的整體控制水平，極大地拓展了電除塵器的適應范圍，同等除塵效率條件下高頻電源還比工頻電源節能20%以上。高頻電源可有效提高了電除塵的收塵效率，是今后電除塵器節能減排的主力設備。同常規的T/R相比，高頻電源可提高靜電除塵器的運行電壓，使電除塵器粉塵排放濃度顯著降低。三.高頻電源的特點：1. 基于高頻開關技術的高頻電源是一個與線路頻率無關的可變脈動電源，頻率為2550KHz，輸出為純直流。它給電除塵器提供了接近純直流

9、到脈動幅度很大的各種電壓波形，針對各種特定的工況，可以提供最合適的電壓波形，從而提高除塵效率。與工頻50/60Hz高壓電源相比，高頻電源純直流供電時的輸出電壓紋波通常小于5%，遠小于工頻電源3545的紋波百分比，其閃絡電壓高，運行平均電壓可達工頻電源的1.3倍，運行電流可達工頻電源的2倍，在同樣的電場里，能夠輸入更多的功率，從而能夠有效的提高收塵效率。高頻電源間歇供電時可有效抑制反電暈現象，實現保效節能，特別適用于高比電阻粉塵工況。2.高頻電源采用混合諧振拓撲結構的逆變器，功率器件關斷損耗為零，不僅降低器件的關斷能力，提高效率，也減少電磁干擾。同時，設計良好的串聯諧振逆變器有恒流特性，在輸出短

10、路時有極好的限流能力，可以提高系統的可靠性，特別適合電除塵器火花沖擊、短路頻繁的現場工況條件。而局域并聯諧振電路有利于輕載運行穩定性，有利于間歇供電方式下供電周期電流波形的穩定性，有利于改善二次電流波形，有利于提高設備功率因數，有利于提高設備效率。該逆變器是以全橋串聯諧振為主，兼有局域并聯諧振的混合型拓撲結構，可以有效抑制電場火花的電流沖擊，可以迅速地熄滅火花并且快速恢復電場能量，能滿足電除塵器持續火花放電和短路沖擊的要求，適應負載的大范圍變化，提高除塵效率。3.高頻電源采用單片機為核心的微機控制器。火花檢測與控制采用全新硬件檢測，對各種火花檢測特別可靠，對微弱火花也捕捉無遺。閃絡電流無沖擊波

11、，電場電壓恢復極快，損失極小。具有純直流供電與間歇供電兩種方式，純直流供電采用調頻方式調壓，間歇供電Pon及Poff均可調節，針對各種特定的運行工況，可以提供各種合適的電壓波形，特別適用于前電場及高比電阻粉塵，能有效抑制反電暈現象的發生。高頻電源安裝于第一電場能解決前電場電暈封閉最有效的手段，由于“空間電荷效應”的原因，第一電場電流通常很小，提高電流十分困難。為了提高電流，工頻電源常常采用強行供電和高火花工作方式，但是仍然效果不佳。采用高頻電源可以輕松地將電流提高一倍。增大荷電強度，減輕后電場的負荷，這種電源應用方案已在工業應用實踐中得到驗證。針對電除塵器負載變化的特殊性，高頻電源充分展現了控

12、制性能靈敏、電壓恢復快、保護功能完善等優點。4.高頻電源體積小、重量輕，只有常規工頻電源的幾分之一，占地空間小，便于安裝。采用三相電源平衡輸入，對電網無污染，無缺相損耗，屬于綠色電源。效率與功率因數高，效率通常大于93%，功率因數通常也大于93%，比工頻電源節能20%以上。高頻電源安裝在除塵器頂部，設備集成一體化，電纜用量明顯減少，同時，不占用控制室空間，還可以節省土建施工成本。5.高頻電源具有高低壓一體化控制功能，包括振打控制和斷電振打控制，高頻電源還具有反電暈檢測控制，采用大屏幕LCD中文顯示控制終端作為人機接口，240×128點陣帶背光，圖形菜單操作，人機交流簡潔明了。使用通訊協議與上位機接口，能夠接受計算機的各種命令，并將高頻電源的各種參數、故障狀態、運行工況實時傳送至計算機，實現遠程軟啟動。軟停機功能。四.結語我國電除塵器高頻電源自主技術已日漸完善，廣泛應用于火力發電、冶金、化工等眾多行業的煙氣粉塵治理。高頻電源的廣泛應用實現了電除塵器配套電源技術水平質的飛躍，極大拓展了電除塵器的適用范圍，對我國環保設備配套電源產品的產業結構調整和優化升級產生了重大的影響和積極的推動作用。參考文獻：1趙會良, 羅承沐, 等. 電除塵中的高壓供電技術.