电除尘高频电源的研制与应用 - 图文

ｚｏｏＴ年１０月１９日～２３日曩ｒｏｃｌ２ｅｅｆｌ早ｍｇ中ｓ置Ｏｌ暑ｇ曼ｔｈ譬Ｌｏｎ誊ｌｅ会ｒｅｎ议ｃｅ论。五ｌ蠡上，ｌ匕３上，’．３２９．ｏ厶了’电除尘高频电源的研制与应用陈颖郭俊卢刚毛春华（福建龙净环保股份有限公司福建省龙岩市陵园路８１号３６４０００）摘要本文对龙净环保公司电除尘高频电源做了简要介绍．着重说明了高频电源的研制重点．对现场应用特点和选用方法做了一些分析争初步总结。关键词１高频电源谐振火花控｛１６节能自主知识产权的高频电源设备，在国内多家用户投入使用，取得令人满意的效果。龙净环保公司已成功开发出０．４Ａ、０．６Ａ及０．８Ａ的高频电源产品，今年将推出１．０Ａ的高频电源，同时也继续着手研制更大容量的高频电源。由于高频电源的技术优势十分突出，其现场应用实践成效显著，其取代常规工频电源的趋势更加明显。前言近几年，电除尘行业内高频电源的研制与应用得到了极大关注，是业内电源领域的热点和难点。国外几家大公司在高频电源的技术路线和策略各不相同、各有特色。龙净环保公司采取了一套独特的技术思想和技术手段，经过数年坚持不懈的技术攻关，研究开发出技术性能达到国际先进水平，具有完全２高频电源概况２．１高频电源基本原理图ｌ高频电源原理框图如图１所示，三相交流输入整流为直流电源，经全桥逆变为高频交流，随后升压整流输出直流高压。高频电源工作频率可达４０ＫＨＺ，主要包括三个部分：变换器、变压器、控制器。其中全桥变换器实现直流到高频交流的转换，高频变压器／高频整流器实现升压整流输出，为ＥＳＰ提供供电电源。２．２高频电源与常规电源的技术指标、应用性能对比（如表１、表２所示）表ｌ高频电源与工频电源技术指标对比表技术指标高频电源工频电源工作频率４０ｋＨｚ５０Ｈｚ电源三相单相功率因数Ｏ．９效率０．９直流电压脉动３％间歇脉冲宽度０．７ｍｓ１０ｍｓ火花熄灭时问３０ｐｓ０．８Ｏ．８３０％１０ｍｓ表２应用性能对比表（以工频电源为基准）应用性能输出电压输出电流排放浓度设备损耗设备重量高频电源工频电源１３０％１００％２００％１００％５０－－７０％１００％３０％ｉ００％３５％１００％控制室面积Ｏ系统能耗５０％ｉ００％电缆用量５０％１００％ｉ００％?３３０?陈颖等电除尘高频电源的研制与应用２．３高频电源与常规电源输出对比分析电源的输出电压电流对除尘效率是有很大影响的。参见图２所示的高频电源与常规电源供电输出对比图，高频电源纯直流供电时的输出电压纹波通常小于５％，远小于工频电源３５％＂－－４５％的纹波百分比，其闪络电压高，运行平均电压可达工频电源的１．３倍，运行电流可达工频电源的２倍，在同样的电场里，能够输入更多的功率，从而能够有效地提高收尘效率。高频电源在间歇供电时可有效抑制反电晕现象，实现保效节能目的，特别适用于高比电阻粉尘工况和后电场。．嚣：喧置■＾图２高频电源与工频电源输出对比图３高频电源的研制重点３．１度和脉冲频率选择自由度、更陡峭的电压上升率，在高比电阻工况条件下可能有更大的除尘效率提高，用于后电场既保持了较高的输出电压又抑制了输出电流，达到保效节能又消除反电晕的目的。纯直流供电和间歇供电可随时手动切换，当激发反电晕控制功能后，设备将根据反电晕严重程度自动进入间歇脉冲供电状态并寻找．跟踪最佳的脉冲宽度和脉冲频度，以获得最佳的除尘效果。串并联混合谐振变换器龙净高频电源采用以全桥串联谐振为主，兼有局域并联谐振的混合型拓扑结构，功率器件关断损耗为零，不仅降低器件的关断应力，提高效率，也减少电磁干扰，并且在输出短路时有极好的限流能力，可以有效抑制电场火花的电流冲击，可以更迅速地熄灭火花并且快速恢复电场能量，能满足电除尘器持续火花放电和短路冲击的要求，适应负载的大范围变化，提高除尘效率。而局域并联谐振电路有利于轻载运行稳定性，有利于间歇供电方式下供电周期电流波形的稳定性，有利于改善二次电流波形，有利于提高设备功率因数，有利于提高设备效率。因此，系统的可靠性极高。该混合型拓扑结构为自主创新技术，已获得实用新型专利授权。３．２纯直流供电与间歇脉冲供电纯直流供电可输出近似一条直线的输出电压，提高电除尘运行的平均电压和平均电流，适用于中等比电阻的烟气工况，有助于提高特定条件下的除尘效率。间歇供电的Ｐｏｎ、Ｐｏｆｆ时间任意可调，具有更宽的脉冲宽Ｒ粕’套，４｝‘Ｈ＇ｌｔＶ矗’，－畸?●……………ｌ…图３纯直流供电波形３．３火花控制与开路保护高频电源对火花有固有的良好的抑制作用，火花检测与控制采用三重控制，闪络电流无冲击波，电场电压恢复极快，损失极小。第？－００７｛ｉＥ１０月１９Ｅｌ～２３日毒１２擘中譬蠹警誊会议冀麓Ｐｓｇｍｄｅｅｃｏｒ１３３．上，ＯｔＩＺｔｈＬ，ｏｒｌｌｅｒｅｎｃｅＯｔ匕３上，’ｏｏ．’４．１高频电源推荐应用场合在以下几种使用条件下，电除尘方案规格选型时应优先考虑在第一电场配套应用高一＿－Ｊ‘一＿二二０二－ｌ｝．．■：。≥■；…ｊ图４间歇脉冲供电波形憋嗣≮【一一一ｌ：ｉ．…’．１．¨：？’㈠…：。．Ｉ—．■频电源：…．‘■．．?（１）电除尘器入口粉尘浓度高于３５９／Ｎｍ３。（２）电除尘器高电场风速（大于１．１米／秒）时。这时即使入口浓度低于３５９／Ｎｍａ，在高电场风速下仍然意味着高浓度，即在单位时间内，除尘器单位断面上通过的粉尘量也将相应增加。（３）其它情况，如：电除尘器前电场运行电流小需要改造时。在上述工况使用条件下，第一电场应用高频电源后，可以提高电场运行电流２倍以上，使得第一电场的电晕功率得到较大提升。在第一电场采用高频电源，其集尘面积综合利用系数提高了５０％。人口含尘浓度高于３５９／Ｎｍ３，比电阻又较高的场合，比如燃用的是无烟煤、贫煤（烟气中水蒸汽含量低，＜一８％）、煤矸石（入口含尘浓度高）等，或者是循环流化床锅炉（循环倍率高时含尘浓度高），综合机电多复式双区技术和高频电源技术，那么二者对集尘面积的改善系数可达到１．１５左右。如果场地条件特别紧张，在第一电场利用高频电源，末电场利用双区技术，可以适当减少电除尘器断面积，适当提高电除尘器电场风速，同时减少每个电场板排数，发挥短电场的优势，进而达到提高产品性价比和节约占地的要求。高频电源作为电袋除尘器的富能式供电电源，应用临界闪络纯直流供电可提高前级电场电晕功率，提高除尘效率，使进入袋场的粉尘降低一半，减轻袋场粉尘负荷，降低设备压力损失。而且，高频电源强化电场粉尘荷电，使电场荷电更为充分，使虑袋表层粉尘排列有序松散附着，缝隙率高，易于清灰，也进一步降低了设备运行阻力。在电源改造选型上，高频电源的额定电压应为工频电源工作在临界火花放电状态下一重为全新硬件检测控制，对各种火花检测特别可靠，对微弱火花也捕捉无遗。第二重为软件火花控制，即使关闭火花硬件检测通道，依然能检测出高能火花，对硬件火花控制是一种很好的补充和冗余。第三重为电弧控制，由于是恒流源，在极端情况下，电除尘器可出现电场拉弧，需要启动灭弧控制。恒流源设备对于电场短路、闪络情况，设备即使不作任何控制也不易损坏，对于开路保护却显得犹为重要，设备采取了预开路检测保护和运行开路检测保护，开路保护优先于其它保护。４高频电源应用应用高频电源平均可使出口排放下降３０％甚至达到７０％。以除尘效率９９．８％为例，若保证除尘效率不变，比集尘面积可减少ｌｏ％，意味着大量减少本体钢材耗量。高频电源高效节能，比常规电源节能２０％以上，以１．０Ａ计算，每年可节能１．３８万千瓦时，长期运行节能创效更为可观。通过电源配置和控制方式优化，系统节能可达到５０％以上，具有良好的经济效益。采用三相电源对电网负载平衡，也解决了对电网的污染问题。先进的控制理念，包括高低压一体化、复合式功率振打、反电晕检测控制等。完善的远程监控功能，可构成ＩＰＣ智能系统。完善的保护功能，经受多年的现场工况考验。但是，如何真正用好高频电源却是需要长期的实践积累和经验总结的。?３３２?陈颖等电除尘高频电源的研制与应用的峰值电压或更高一些，高频电源的额定电流可以考虑为工频电源实际运行最大电流的两倍值以上。特别是火花电压低、运行电流小的工频电源用高频电源改造将取得非常好的效果。４．２现场实例５结语龙净环保高频电源从２００４年开始投入工业运行，至今已投入及在投入用户已有近二十家，并有少量的出口，应用涉及多种行业，从投入使用的情况看高频电源不仅运行可靠稳定，而且均能体现高效节能、提高效率、降耗的优点。高频电源结合双区、复合式功率振打、反电晕控制等技术构成黄金组合方案，对收尘面积的改善系数约为１．１５，可较明显降低除尘器综合成本，提高整体除尘效率，已有多个项目应用以上技术取得优异成果。在当前国家环保高压态势下，用户对于设备改造提出了省时高效的要求，高频电源用于改造项目可满足该需求并成为首选技术手段之一。高频电源的应用已获得了用户的极大认可，并取得了明显的实效。国内行业内高频电源的研发蜂拥而起，必将进一步促进高频电源的大面积推广。随着半导体技术的发展和高频电源的量产化，高频电源的生产成本将逐步低于传统可控硅工频电源。可以预见，在未来３—５年，高频电源将占据半壁江山甚至成为主流产品。参考文献［１］郭俊。等，电除尘用大功率高频高压电源的开发，第十一届全国电除尘学会学术会议论文集。四川攀枝花钢铁有限责任公司发电厂１＃炉（１００ＭＷ）是为改造项目，本体型号为２ＢＥｌ２２—４，断面为２Ｘ１２２ｍ２，同极距为４００ｍｍ，双列四电场，均采用前后分区的方式，共１６分区，ＢＥ型阳极板，其中一、二、三电场用１０块极板，第四电场用８块极板，阴极为一、二电场大三角芒刺线，三、四电场为针尖线，振打方式为顶部电磁锤振打，供电设备使用龙净ＧＧＡｊ０２ｋ一０．６Ａ／６６ｋＶ高压电源共１２套及高频电源ＧＧＹＡｊ０．４Ａ／８０ｋＶ两套、高频电源ＧＧＹＡｊ０．６Ａ／８０ｋＶ两套。ｌ＃炉测试结果是甲侧入口浓度为６４．３４ｇ／Ｎｍ３，出口浓度为９０．３８ｍｇ／Ｎｍ３；乙侧人口浓度为６４．２９ｇ／Ｎｍ３，出口浓度为５６．６７５ｍｇ／Ｎｍ３，除尘效率为９９．８９％，符合改造要求。２＃炉采用同样的本体改造，但仅用了两台０．４Ａ高频电源，测试结果是甲侧人口浓度为３４．２４５ｇ／Ｎｍ３，出口浓度为９５ｒａｇ／Ｎｒｎ３；乙侧入口浓度为３０．４６５ｇ／Ｎｍ３，出口浓度为７３ｍｇ／Ｎｍ３，除尘效率为９９．７４％。对比１＃、２＃炉的测试结果，明显看出１＃炉除尘效率大幅提高，用户对１＃炉增用高频电源取得的效果表示认同和满意。Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｂｒｉｅｆｌｙｔｈｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｆｏｒＥＳＰｏｆｏｎＬｏｎｇｋｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，ｗｈｉｃｈｆｏｃｕｓｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅｍｐｈａｓｅｓｏｆｔｈｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ，ａｎａｌｙｓｅｓａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｏｎ－－ｓｉｔｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｔｈｅｓｅｌｅｃ—ｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．电除尘高频电源的研制与应用

作者：作者单位：

陈颖， 郭俊， 卢刚， 毛春华

福建龙净环保股份有限公司 福建省龙岩市陵园路81号 364000

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