【摘 要】随着国家排放标准的趋严，以及节能减排国策的施行，大气粉尘污染治理成为火电企业当前一段时间内减排的重要工作。如何提高除尘效率，减少排放，降低能耗，成为一个主要问题。如果能在现有电除尘器保证除尘效率的前提下，降低电除尘器能耗，具有巨大的经济效益和社会效益，达到了保效节能的目的。
【关键词】高频电源；电除尘器；应用
引言
电除尘器(ESP)是利用电力将气体中的粉尘分离出来，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。在我国，各类发电厂，燃煤锅炉，碱回收锅炉，水泥厂，垃圾发电厂，以及有色冶金工业、钢铁工业等行业，都不可缺少地需要配备电除尘器。它具有除尘效率高、阻力损失小、耐高温、烟气处理量大、操作自动化程度高等特点，应用广泛，我国的煤炭消耗占总体能源消费的60%以上，由此引起的烟尘和SO2污染日趋严重。上个世纪80-90年代投用的电除尘器因为设计时环保要求不高，设计余地不大，急需更新换代。电除尘器供电电源是电除尘系统的关键设备，也是重要的能耗设备。提升电除尘设备供电电源的效率就成为了提高电除尘器效率，达到国家环保的新标准的最有效手段。
1 电除尘器前电场尘粒
1.1电除尘器工作的基本倚仗是空间尘粒带有荷电
只有当空间的尘粒带有荷电时，才能通过电场荷电作用或者扩散荷电的作用将尘粒收集起来。而尘粒的收集效率是跟尘粒的电荷量有很大的关系的。除尘器的前电场内收集的粉尘会聚集到一起，使得粉尘的浓度变得很大，某种程度上可以将其看成是均匀分布的。
1.2当尘粒的粒径不同时，对其进行收集的原理也会有所不同
当尘粒的粒径比较大时所带有的电量也比较大，而它所运用的原理则是电场力作用在除尘极将带电粒子吸附过来；而如果尘粒的粒径普遍较小时，它所涉及的原理则是扩散荷电原理。而前电场中的尘粒的粒径有大有小，因此，尘粒所带有的荷电则是由两种原理共同经营的结果。尘粒荷电的多少，受到前电场中离子数量的影响，会产生变化，当前电场中电离现象比较严重时，则电场尘粒所带有的电荷量也会有所增加，则扩散荷电以及电场荷电的作用也会增大，最终加大了除尘器的工作效率。
3 高频电源节能分析
3.1 高频电源除尘效率高 对于电除尘设备而言，带电粒子在电场中移动速度大，除尘效率高。带电离子移动速度与电场强度平方成正比，而电场强度与电场内电压成正比。根据以上关系可知，电压越高，电除尘设备的工作效率就越高。高频电源相对于传统电源，大大提高了除尘设备的工作效率，能有效降低除尘口排放量的30%以上，部分性能优良的设备，可降低到原有除尘量的70%。高频电源能大幅度提升除尘设备工作效率的主要原因是：一方面，高频电源具有极强的适应性，能根据不同的工作情况，提供合适的电压波形，从而给除尘设备提供从接近纯直流到脉动幅度大的电压波形。当除尘器工作环境为中等比电阻及高浓度烟气时，可利用高频电源输出近似直线的电压，提高电除尘设备的运行电压和运行电流。高频电源提供纯直流电压时，相对于传统的工频电源，平均电压高出30%，这就大大提高了电除尘设备的工作效率。当除尘设备入口含烟尘浓度过大时，会产生电晕闭塞现象，影响电流的提高，此时若采用高频电源，可将电晕电流提高至原来的2倍，从而有效解决电晕闭塞现象。另一方面，高频电源火化监测可靠性高。高频电源采用全新硬件检测技术，提高了火花检测的可靠性，并能有效捕捉微弱火花。高频电源设备中，采用串并联混合谐振逆变器，提高了电流的恒定性，有效减弱电流大幅度变化和电场火花对电流的冲击作用，提高熄灭火花的速度及电场能量的恢复速度。高频电源断电振打与减功率振打功能，对设备的除尘效率同样具有促进作用。
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2 高频电源
高频高压开关电源（简称高频电源）是新一代的电除尘器供电装置，可广泛应用于电力、冶金、化工、水泥等行业的烟气粉尘治理，可实现高效除尘、保护环境的作用。
2.1 高频电源的工作原理 电除尘器高频电源是利用高频开关技术而形成的逆变式电源，其供电电流是由一系列窄脉冲构成，可以给电除尘器提供具有从接近纯直流到脉动幅度很大的各种电压波形。高频电源对电除尘火花放电或短路具有快速的反应机制，能在上述情况发生后，立即封锁电源输出，提高了电源的动态响应速度。高频电源的快速反应机制使电源实现了接近纯直流输出，提高了设备的供电电压，有利于增加电除尘器电场强度和粉尘荷电量，进而影响电除尘器内粉尘周围的电场力，提高粉尘的移动速度，最终实现提高除尘效率，减少烟尘排放，保护环境的目的。
2.2 高频电源运行方式 高频电源可根据电除尘器电场的实际工作情况，调整脉冲宽度、脉冲幅度、供电频率，以保证提供电压、电流达到做优化状态。对于具有恒定周期供电和脉冲供电两种型号的高频电源来说，应根据除尘要求选择合适的供电方式，振打清灰效果的好坏对除尘效率的影响极大。而决定振打清灰效果的一是振打力，二是振打制度。首先，振打装置要能够产生足够且适度的振打力，并保证振打力沿极板和极线正常传递，使极板处于清洁状态，保证电除尘器的再捕集能力，这是决定电除尘器能否保持长期稳定高效运行的关键因素，振打力过小不足以达到清灰目的，过大则使黏附成块的飞灰被振碎。
2.3 高频电源与传统的可控硅控制工频电源相比性能优异，具有输出纹波小、平均电压电流高、体积小、重量轻、成套设备集成一体化、对高比电阻粉尘，它有更窄的脉冲、更宽的调节范围从而提高除尘效率。设备效率与功率因数均达到0.9以上（常规工频电源的设备利用率仅为0.7左右），而且高频电源采用三相电源，负载平衡等多项显著优点，不仅大大提高了电除尘器配套电源产品的整体控制水平，极大地拓展了电除尘器的适应范围，同等除尘效率条件下高频电源还比工频电源节能20%以上。高频电源可有效提高了电除尘的收尘效率，是今后电除尘器节能减排的主力设备。
3高频化数字化高压电源的应用
电除尘器的高压脉冲供电是在直流基础电压上叠加幅值较高的窄脉冲。早期实现这种脉冲的方法是利用两套电源设备叠加来实现的,一套产生高压直流基础电压,另一套产生高压脉冲,在高压侧叠加后形成脉冲供电,这种方法能够很好的克服传统高压硅整流的部分缺点。
但是由于其原理决定设备组成较传统模式要更加复杂,其设备造价高,是常规直流的4―8倍,直接造成设备投资大大增加,而对于其中电子元件可靠性要求高。这些缺点直接影响了这种结构高压脉冲供电电源的广泛应用。
随着电子科学技术的不断发展,新型的高频化数字化高压电源成为解决高浓度含尘烟气的有效电源之一。脉冲供电收尘新技术其基本原理是利用可控硅元件的开关作用和整流二极管的单向导电性,在低压端(一次侧)形成脉冲,然后经变压器升压高压硅堆整流后形成既有基础电压,又有窄脉冲供电。这种脉冲供电在低压端产生脉冲,可控硅主回路能连续供电,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,是技术关键。
4 总结
随着我国经济的发展和科技的进步，电除尘器在我国电力行业有了越来越广泛的应用，并取得了大量的工程业绩。而电除尘器是国际上公认的高效率除尘设备，具有运行可靠，维护方便及电耗低等优点，过去、现在和将来在火力发电厂、钢铁、冶金、造纸、水泥、轻纺、化工等领域都是除尘的主要手段。随着节能环保和低碳经济的发展，电除尘技术必将迎来更为广阔的发展空间。
参考文献
[1] 赵会良，罗承沐等.电除尘中的高压供电技术.高电压技术，2015.
[2] 胡志光.电除尘器运行及维护[M].北京：中国电力出版社，2014.
[3] 张谷勋，蒋云峰.电除尘器电源的发展方向――高频化和数字化.电源世界，2016.
论文作者:李超
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第04期
论文发表时间:2019/7/15
标签：电除尘器论文; 电源论文; 电场论文; 脉冲论文; 电压论文; 设备论文; 粉尘论文; 《当代电力文化》2019年第04期论文;