丁菊萍
（兰州电力修造有限公司 甘肃兰州 730050）
摘要:在我国发展如此迅速的今天，高科技产品层出不穷，不断满足人们的物质需求，尤其是人们的生活需求，高科技产品使人们的生活更加方便。家庭内电除尘器的应用可以有效地处理家庭内各处灰尘，降低了人力的投入，净化了人们的生活环境。本文主要研究了基于DSP电除尘器用高压脉冲电源的设计，希望能够减少其对电能的消耗。
关键词：电除尘；节能；控制系统；高压脉冲电源
1、前言
从电除尘器节能消耗的角度出发，主要介绍了电除尘器中高压脉冲电源的应用原理和应用优势。其对电能的消耗也十分巨大，为了顺应我国节能环保的倡导，我们应该降低电除尘器对电能的消耗。通过对电除尘器用高压脉冲电源的设计研究，总结了一些节能的方法，以此来降低能源的消耗。
2、电除尘器中高压脉冲电源研究意义
电除尘器是火力发电厂重要的环保设备，其工作状况的好坏，对机组的稳定运行和经济性有着重要的影响。电除尘技术发展至今，其主要节能手段之一是通过先进的电源控制产品来优化除尘器运行方式来实现除尘器的节能高效运行。其二是利用高压脉冲电源产品实现。高压脉冲电源产品存在一次性投入成本较常规电除尘工频电源设备偏高。从节能和减排效果上，当前的高压脉冲电源技术和先进的工频电源技术都各具优势，应用中根据煤质特点合理选择均可达到节能减排的预期效果。目前，超临界600MW机组电除尘器的收尘耗电量约占整台机组发电容量的0.2%—0.25%。
3、高压脉冲电源在电除尘器中的工作原理及其性能
高压脉冲电源是适用于电除尘器的电源，它主要由控制柜和高压输出变压器两部分组成，分别放置于控制室和电除尘器顶部。
1）基础电压Vdc产生部分
三相交流电源输入至三相升压变压器，经三相整流桥和滤波电路后，产生一个高压直流电压，再经扼流电感L2和耦合电感L4送至电除尘器中，供应电除尘器ESP所需的基础电压。
2）脉冲电压产生部分
三相交流AC380V输入至三相升压变压器，经整流桥、滤波电路后，得到一个高压直流电压，经扼流电感L1给储能电容Cs充电。
当高压IGBT（SW1）导通时，储能电容Cs、扼流电感L3、耦合电感L4、电除尘器ESP等效电容形成谐振回路，储能电容Cs内的电量在该回路内谐振，在电除尘器ESP两端形成一个脉冲电压。该脉冲电压与基础电压叠加，产生最终所需的加至电除尘器ESP上的电压波形。
当高压IGBT关断时，谐振回路断开，电源继续给储能电容充电至原电压，等待下次脉冲的产生，如此循环。
3）控制部分
通过一个核心控制器（嵌入式系统），控制基础电压、脉冲电压的产生，并接收脉冲电源的反馈信号、监控关键位置的运行状况，调整脉冲电源的运行状态，使脉冲电源适应各种复杂工况的要求，产生最大的收尘效率及节能目标。同时采用快速、智能的火花响应、处理机制，保证火花状态下设备的安全、稳定运行。
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4.脉冲电源除尘的特点和优势
对于常规除尘器控制电源，脉冲电源具有如下主要优势：
1）脉冲电源具有常规电源各种特性;
2）在基准电压的基础上叠加脉冲电压，有效抑制高比电阻粉尘的反电晕现象，同时使电场获得尽可能大的电晕场强，使高比电阻粉尘充分实现电离、吸附、放电等过程;
3）在获得较高场强的状态下，使得电耗最大可能的节省。
对于电除尘器本体一类的改造，脉冲电源具有如下主要优势：
（1）改造简便，可在不停炉、短期停电的状态下完成改造;
（2）改造周期短，见效快;
（3）故障时影响小，无需停炉整改;
（4）改造成本低;
（5）对于原本体小的除尘器有适当提效功能。
综合考虑，脉冲电源较其他除尘器技术具有全面的、可靠的优势，采用脉冲电源对电除尘器进行改造是目前适应国家新环保标准的最佳改选方案。
4、高压脉冲电源在电除尘器中的节能技术
电除尘主要电能消耗是高压电源。高压脉冲电源是一个与线路频率无关的可变脉动电源，它能提供给除尘器一个接近纯直流电压波形或脉动幅度很大的各种电压波形，同时可以根据需要调整电压波形，从而提高除尘效率。由于高压脉冲电源采用了串并联混和谐振拓扑结构的逆变器，功率器件关断损耗为零，降低了器件的关断应力，提高了效率，减少电磁干扰。同时有横流特性，在输出短路时有很好的限流能力，提高了系统可靠性，适合火花冲击、短路频繁的现场工况条件。
5、高压脉冲电源在实际工程中的改造案例分析
在2014年，当地环保部门要求火力发电厂烟尘排放不得超过5mg/Nm3，因原工频电源的除尘效果已达不到这一指标。为此，通过调研电除尘器除尘新技术、新工艺，该企业最终确定了电除尘器电源装置技术改造方案：五电场进行了高压脉冲电源技术改造。通过技术改造，实现了高效除尘、保护环境的目标.
5.1高压脉冲电源装置的应用
5.1.1将控制室内五电场原控制柜移位，动力电源拆除，保留振打电机控制回路；
5.1.2在五电场原控制柜位置安装脉冲电源控制柜；从配电室电源柜开始，将原两相电源改为三相电源，分直流和脉冲两个出线送至电除尘顶部的脉冲电源装置；
5.1.3拆除电除尘顶部原工频整流变，安装脉冲电源装置（含电源接线箱、控制装置柜、变压器和信号接线盒）。
5.2高压脉冲电源装置的组成、原理及特点：
5.2.1 高压脉冲电源装置由控制柜和脉冲装置组成，脉冲装置由油箱内部件和挂在箱壁上的部件组成，由室内控制柜控制并供给三相电源，在油箱内获得高电压输出，通过高压套管与静电除尘器电场连接。
5.2.2油箱内脉冲组件主要包括脉冲变压器、储能电容器、耦合电容器、平滑感容滤波器、高压变压器、整流器组成。
5.2.3 高压系统的自动控制：基本控制装置EBCU由PCU-PC、PCU-LVJBP、测量装置组成，用来控制、测量和传递信号。
5.2.4振打器自动控制：基本功能是控制集热板、阳极、阴极和灰斗的振打；
5.2.5加热装置：分为温度控制功能、告警功能和启动、停止命令；
5.2.6高压脉冲电源为静电除尘器提供窄脉冲，叠加在纯的直流基本电压上，尤其适用于去除高阻值的灰尘；这些窄脉冲可将峰值电压大大超过静电除尘器内的标准火花极限。这样使得电除尘器内部的电流得到更好的分配，尽量降低对积尘板的“反电晕”作用，并可使尘粒更容易带电，这对细微颗粒处理来说尤为重要。使用脉冲电源时，额定脉冲宽度为75微秒，基本直流电压为60千伏，加上脉冲电压80千伏，总高压最多可达到140千伏，脉冲电流是正弦波，额定脉冲宽度为75微秒，重复频率为2～100pps，最大电流可达到1000毫安。
6、结束语
随着我国经济的不断发展，对燃煤电厂气体排放的要求也在提高,国家对节能环保要求越来越高。本文通过对电除尘器高压脉冲电源的分析，发现高压脉冲电源不但能有效的节约电能，而且还能保证电除尘器的工作效率及排放效果，有效提高了燃煤发电厂的经济效益。而这些因素正好符合目前电厂改造、新建的要求，也是燃煤电厂选择电源的一种趋势。
参考文献：
[1]电除尘节能技术在600MW超临界机组上的应用 沈迎，张伟，林丽志 2011.2
[2]《火力发电厂电除尘技术》原永涛 等著 化学工业出版社
[3]600MW机组电除尘系统节能改造的研究 佟鹏 郭喆
论文作者:丁菊萍
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/25
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