（国电科学技术研究院 江苏南京 210031）
摘要：作为湿式电除尘的核心设备，高压整流装置对于湿式除尘的除尘效率起着至关重要的作用，本文针对目前用于湿式电除尘中的两种电源：高频电源和高压恒流源，从原理上进行了分析，列出了各自的优缺点，对湿式电除尘高压整流装置的选型提供了参考和借鉴。
关键字：湿式电除尘 高压供电电源 高压恒流源 高频电源 脉冲供电
Discussion on high voltage power supply of wet electrostatic precipitator
Abstract：As the core equipment of wet electrostatic precipitator, high voltage rectifier device for wet dust collection efficiency plays a vital role, this paper in view of the present for two kinds of wet electrostatic precipitator power supply: high frequency power supply and a high voltage constant current source, from the principle are analyzed, lists the advantages and disadvantages of each, selection of wet electrostatic precipitator of the high voltage rectifier unit provides a reference.
Key words：Wet electrostatic precipitator High voltage power supply High voltage constant current source High frequency power supply Pulse power supply
0 引言
近年来，随着环保形势的不断严峻，大部分燃煤电厂都在进行超低排放改造（即烟尘排放浓度小于10mg/Nm3，甚至小于5mg/Nm3），湿式电除尘器作为烟气系统中一个终端处理装置，以其稳定、高效的特点，被越来越多的电力集团确定为超低排放除尘改造的技术路线。
早期的湿式电除尘高压供电电源延续了化工行业电除雾器的配置，较多的采用了高压恒流电源，随着高频电源大容量技术的成熟，高频电源已越来越多的应用于湿式电除尘器中。本文就高压恒流电源和高频电源的各自特点，对比分析了两种电源的优缺点，对湿式电除尘高压供电电源选型提供了参考和借鉴。
1湿式电除尘高压电源研究
1.1湿式电除尘除尘机理
湿式电除尘器与干式电除尘除尘机理基本相同，都分为（1）气体的电离；（2）悬浮尘粒的荷电；（3）荷电尘粒向电极运动；（4）荷电尘粒沉积在电极上，四个工作过程。上述过程都是依靠高压电源做功来实现的，所以在高压供电上，两者有很多相似之处，然而由于湿式电除尘和干式除尘在尘粒性质、烟气流量上差异很大，因此又有所不同。
1.2湿式电除尘高压供电环境分析
与干式电除尘的工作环境相比较，湿式电除尘的工作环境更加复杂。工业燃烧废气经除尘、脱硫后进入湿式电除尘。当前广泛应用的脱硫方式主要是石灰石石膏法和氨法脱硫两种，尾气的主要特征如下：
烟气温度：40~60℃
烟气湿度：饱和湿烟气
烟气成份：饱和水蒸汽， NOx，SOx，石灰桨液、石膏（氨、硫酸铵），电除尘器逃逸粉尘等微尘(PM10/PM2.5为主)
其中的烟尘、微细粉尘等粒子均处于“湿”的状态，与水雾、液滴等互相凝并，形成“气溶胶”。这种气溶胶的荷电性能远远好于电除尘的“干灰”，由此导致两者的设计参数从根本上不具有可比性，主要体现为湿式电除尘具有更高的电场风速(2~3m/s)、更短的烟气停留时间(2s左右)以及更小的比收尘面积。
根据以上对湿式电除尘高压供电环境的分析，可以得知湿式电除尘对高压供电装置有以下特殊要求：起晕电压和运行电压高，平均线(或板)电流密度或电晕功率大并能持续保持;电源应能自行抑制火花放电向击穿放电发展，一旦发生击穿放电，电源应即时消减供给功率、不能引起电极（阳极多为玻璃钢材质，易燃烧）的烧损，并能承受瞬态及稳态短路。
3高压恒流源特性
3.1高压恒流源工作原理
高压恒流源电路包括三个部分：第一部分为L-C谐振变换器，每个变换器由电感L和电容C组成一个回路网络，将电压源转换成电流源；第二部分为直流高压发生器T/R；第三部分为反馈控制系统，主要由半导体器件和接触器构成。两相交流电压源输入经L-C谐振变换为电流源，然后经升压整流输出直流高压，为ESP提供高压电源，反馈控制系统为高压输出提供闭环控制环境，如图1所示。
3.2高压恒流源供电特征
高压恒流源利用L-C变换器，将电压源转换成电流源，电源向放电区馈送出稳定的电流I2。按照欧姆定律，电场电压U2与电场等效阻抗Z关系式：U2=I2*Z。它的控制过程是通过对运行电压变化趋势的反馈与预置值进行比较，以决定L-C投入数量，控制目标是保持电场在较高的工作电压下稳定运行；
电流源供电时， L-C谐振回路输出I1正弦全波，电源向放电区馈送的功率为I2Z，火花产生后， I2没有改变，Z减小→I2Z也减小，电源提供的能量消减，抑制了放电的进一步发展，这是一个良性的能量衰减过程(对除尘工作有利)。因此，恒流供电可以在较高的电压下稳定运行；
对任何变化的情况，恒流电源提供的供电功率符合电场阻抗变化的正向需求——电场负荷(浓度)增加即Z值增加供电功率自行增加，火花发展时Z值减小供电功率自行消减，并不需要人为设计的控制程序强行干预即能自行满足电场需求，因此，电场运行电压和电晕功率总能维护在较高的水平，故能持续保持较高的尘雾去除效率。
4高频电源供电技术特性
4.1高频电源工作原理
高频电源采用现代电力电子技术，将三相工频电源经三相整流桥整流成直流，经逆变电路逆变成20kHz以上的高频交流电流，然后通过高频变压器升压，经高频整流器进行整流滤波，形成40kHz以上的高频电流供给电除尘器电场，如图2所示。
4.2高频电源供电特征
1)高频电源在纯直流供电条件下，可以在逼近电除尘器的击穿电压下工作，这样就可以使其供给电场内的平均电压比工频电源供给的电压提高25～30%，电晕电流可以提高一倍；
2)脉冲供电由高能脉冲和低能脉冲组成，其脉冲宽度在几百微秒到毫秒之间，脉冲周期也可随意设定，自由组合的高低能脉冲供电可最大程度满足高校节能的运行要求；
3)控制方式灵活，可以根据电除尘器的具体工况提供最合适的波形电压，提高电除尘器对不同运行工况的适应性；
4)火花控制特性好，高频电源可在几十微秒内关断输出，5～15ms恢复全功率供电。在100次/min的火花率下，输出电压无下降；
5)良好的串并联混合谐振逆变器有很好的恒流特性，可有效抑制电流的大幅波动和电场火花的电流冲击，可迅速熄灭火花并快速恢复电场能量。
5小结
结合两种电源的工作原理、供电特征及湿式除尘电场环境，我们可以得到如下结论：
1)高频电源及高压恒流电源均能在湿式电除尘器上稳定运行；
2)高频电源采用三相供电，相比于高压恒流源采用两相供电，系统三相负荷更加平衡；
3)因高压恒流源控制方式原因，高压恒流源功率越大，高压盘柜数量就会变多；高频电源则不受功率影响，对配电室空间要求较小；
4)高频电源相比恒流源控制方式灵活，调整方便。
5)从造价上来说，高频电源比高压恒流源成本要高30%左右。
参考文献
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[7]陈焕其, 廖文杰.适于干、湿式电除尘器的两种高频高压电源[S].第十六届中国电除尘学术会议论文集，2015
作者简介
叶毅科（1978-），男，江苏南京人，工程硕士，工程师，从事火电厂电力环保咨询及设计工作
潘云（1981-），男，江苏南京人，工程硕士，工程师，从事火电厂电力环保咨询及设计工作
论文作者:叶毅科,潘云
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/4/6
标签：高压论文; 电源论文; 电场论文; 电压论文; 电除尘器论文; 电除尘论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第2期论文;