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摘要：电除尘器具有除尘效率高、处理烟气量大、运行维护费用低等优点，在我国电力行业中，使用电除尘器的火电装机容量已经占总火电装机容量的90%以上，应用十分广泛。电除尘器使用的常规高压供电装置，一般都是由控制系统、变压器和整流器装置组成，采用工频(50Hz/60Hz)交流电源。本文针对常规工频可控硅电源系统存在的一些缺点，结合国内外先进技术，提出工频脉冲、高频开关电源和高频+工频组合三种节能供电方案，并详细阐述各方案的原理、特点及实际应用情况。
关键词：电除尘器；电源系统；节能
1电除尘电源应用现状
随着环保要求的提高，燃煤电厂电除尘器正面临着新的挑战和机遇。首先，自2012年1月1日起，GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》正式实施，新的国家标准对新建火电机组和已建成运行的不同年代的老机组烟尘排放浓度均有了更加严格的规定。其次，许多火电厂烟气脱硫工艺对烟气中的粉尘浓度有严格要求，电除尘器需要进行提效改造。第三，电除尘器是重要的环保设备，同时也是火电厂的高能耗设备，电除尘器一般情况下的耗电量约占机组容量的4‰。电除尘系统的提效节能既可以加强电厂节能环保建设，同时也降低了运行费用。因此，在提高除尘效率、降低烟尘排放浓度的同时，大幅度降低电除尘器的能耗，是亟待解决的重要课题。
2电除尘器电源系统类型
目前，我国火力发电厂使用的电除尘高压电源系统主要有单相工频高压电源和三相高频电源2种类型。
表1是近两年新上电厂电除尘器典型用电负荷，由表中可见，电除尘器的耗电主要由高压硅整流设备和电加热系统两部分组成，其中电除尘器的高压系统耗电约占80％左右，电加热系统采用恒温控制，因此电除尘器的节能控制主要是降低高压硅整流设备的耗电。
3电除尘器电源系统节能方案
3.1工频脉冲节能供电方案（方案一）
脉冲供电方式主要由基础电压调节电路、脉冲产生电路、保护电路、脉冲幅值调节电路等组成。
3.1.1供电方案技术性比较
与传统工频电源工作模式相比，电除尘脉冲供电具有如下优点：
（1）提高除尘效率。在基本保持同工况条件下，它比传统工频电源供电降低出口含尘浓度30％～70％。某发电有限公司对1号除尘器火花跟踪控制方式和高压脉冲供电方式下的除尘效率分别进行了测试，测试结果见表2。可见，在脉冲供电方式下运行，相比于火花跟踪方式平均粉尘排放浓度降低70.7％。
（2）降低电能消耗。在维持同样收尘效果的前提下，脉冲供电节省电能50％～70％。表3所示为某电子研究所对各火电厂电除尘器改造项目采用脉冲节能模式的统计数据，由表可见，电除尘耗电率大幅下降。
3.1.2供电方案经济性分析
以某发电厂2×1000MW机组工程为例，采用脉冲电源后，一年可节约电量7.13GW?h，电除尘器一年可节省约178.25万元。
3.2三相高频电源节能供电方案（方案二）
高频电源是一个与输入电源频率无关的可变脉动电源，给除尘器一个接近纯直流到脉动幅度很大的各种电压波形，可针对特定工况选择合适的电压波形，从而提高除尘效率。
供电方案技术性比较：①在同等工况下，电除尘器出口烟尘排放浓度由改造前的35～50mg/m3降低到10～23mg/m3，烟尘排放浓度下降25～60%；同时电除尘器的高压电源总功耗由改造前的871kW降低到266kW，节能69.5%。②高频电源具有高达93%以上的电能转换效率，在保证除尘效率不变的情况下，与工频相比，节能幅度可达70%～90%。③三相电源平衡，更好的电源适应性，更好的火花控制特性。
3.2.2供电方案经济性分析
仍以某发电厂2×1000MW机组工程为例，用节能增效脉冲电源后一年可节约电量9.98GW?h，可节省约249.5万元，与传统电源相比共需增加投资约160万元，约不到一年就可可收回增加投资费用。
3.3三相高频电源+工频电源组合供电解决方案（方案三）
三相高频电源+工频电源组合供电解决方案的技术思路是：在粉尘浓度较高的电除尘器前级电场(如一电场)，采用三相高频电源供电方式，在粉尘浓度相对较低的电除尘器的后级电场(如二、三、四电场)采用工频高压电源供电方式。供电方案技术、经济性分析。该方案比常规工频供电方式可节能至少60％以上，仍以某发电厂2×1000MW机组工程为例，采用高频+工频电源组合供电方式，一年可节约电量8.55GW?h，可节省约213.75万元，设备投资方面，共需增加投资约60万元，不到四个月即可收回增加投资费用。
4电除尘器节能方案综合指标比较
通过以上分析，电除尘器节能方案综合指标比较如表4所示。
通过以上分析比较，上述三个方案均可有效节能减耗，提高除尘效率，随着环保领域粉尘排放标准越来越严格，高频电源技术越来越收到关注，从长远看，方案二和方案三的节电效益要优于工频脉冲节能方案。
结语
电除尘器是国际上公认的高效率除尘设备，过去、现在和将来在火力发电厂都是除尘的主要手段，静电除尘电源的发展始终以提高除尘效率和节能为目的。采用高效节能型电源方案，可有效提高除尘效率并降低电能消耗，经济效益十分可观。综合指标对比和工程实例表明，在满足电除尘效率值情况下，方案二在技术指标上的最优性能，且考虑长期运行节电效率，综合效益最好，应是目前电除尘高压电源考虑的首选推荐方案。
参考文献
[1]卢泽锋.电除尘器能耗分析与节能提效供电技术研究[J].华电技术.2008.
[2]马涛.电除尘器电源及控制改造可行性分析[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2009.
周剑雄（1979.10—），男，浙江诸暨人，江苏大学，硕士研究生，单位：浙江菲达环保科技股份有限公司，单位邮编：311800。
论文作者:周剑雄,周许生,钟剑锋
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/5
标签：电除尘器论文; 电源论文; 方案论文; 节能论文; 脉冲论文; 浓度论文; 效率论文; 《电力设备》2016年第15期论文;