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靜電除塵器改造選型高頻電源
時間:2017-09-23 16:16 點擊:
靜電除塵器改造選型高頻電源的電路形式是交流→直流→高頻逆變→升壓→整流→輸出。先將三相交流電源整流成直流信號,采用IGBT逆變成20KHZ高頻信號,當發生閃絡火花放電時
    靜電除塵器改造選型高頻電源的電路形式是交流→直流→高頻逆變→升壓→整流→輸出。先將三相交流電源整流成直流信號,采用IGBT逆變成20KHZ高頻信號,當發生閃絡火花放電時,關斷逆變開關管IGBT。技術關鍵在逆變開關和高頻高壓整流變壓器。受開關器件保護和高頻變壓器制造工藝的影響,對于控制技術和制造工藝方面都要求很高。
 
    靜電除塵器改造選型高頻開關電源的主要特點有兩點:1、體積小,重量輕,直接置于ESP的頂部,占地小,比起其他電源有明顯的優勢;2、二次輸出的峰值電壓與平均電壓接近(和三相的波形的平均電壓基本一致),波形的脈寬占空比可以自由調節,可以接近純直流信號加到ESP。針對高比電阻粉塵,便于設置占空比的間歇脈沖供電方式。在相同的工況條件下,能有效提高除塵效力。
 
    隨著全球人類對環境保護意識和認識的不斷提高,電除塵技術已成為煙塵治理中重要的技術之一,成為大型燃煤電廠煙塵治理的。電除塵技術在火力發電廠是一項很重要的防治大氣污染環保技術,并已廣泛得到應用。電除塵主要可分為氣體的電離、粉塵荷電、荷電粉塵的收集以及清理4個過程,其基本原理是在電場加上高壓直流電后,電場內的陽極板和陰極線之間建立了一個非均勻的高壓靜電場,煙氣從電場內陰極線和接地的陽極板之間通過,被強電場電離為正離子核負電子,煙氣中的粉塵顆粒遇到負電子而荷電,受電場力作用,向陽極移動,從而被吸附到陽極極板上,后通過清灰系統把粉塵清除出去。電除塵器要達到好的收塵效果,還需一個好的相匹配的供電電源。供電電源主要分為工頻可控硅電源和高頻開關電源。下文將對電除塵器傳統工頻電源和高頻開關電源技術指標和經濟效益進行分析比較,推薦電除塵采用高頻開關電源,以適應新形勢下日趨嚴格的環保要求,同時也可為發電企業創造出巨大的經濟效益。
 
    1、電除塵工頻可控硅電源
  電除塵器采用工頻可控硅電源,在當粉塵比電阻比較高、易出現反電暈現象時除塵效果會明顯下降,一般達不到原電除塵器設計指標及環保排放標準要求。
  工頻電源存在以下缺點:
 ?。?)工作頻率低,效率轉換低(一般在70%以下),因此能耗高;
 ?。?)電源輸入為兩相380V交流工頻電源,又是工頻相位調節,致使輸入功率因數低至0.7以下,容易造成配電系統的不平衡;
 ?。?)輸出紋波大,平均電壓比脈動峰值電壓要低25%左右,致使電暈電壓低下,波形又是單一的工頻波,在高濃度粉塵、高比電阻等工況下,很難達環保排放要求;
 ?。?)工作頻率低,變壓器和濾波器體積大,重量重;
 ?。?)體積龐大的電源控制調節柜和隔離升壓用的工頻變壓器分居兩處,耗費空間,浪費電纜,增加基建投資費用。
電除塵高頻電源
 
  2、電除塵高頻電源
    高頻電源是把三相工頻電源通過整流形成直流電,通過逆變電路形成高頻交流電,再經整流變壓器升壓整流后形成高頻脈動電流送除塵器,其工作頻率在40kHz左右。
  高頻電源的供電電流由一系列窄脈沖構成,其脈沖幅度、寬度及頻率均可以調整,可以給電除塵器提供各種電壓波形,控制方式靈活,因而可以根據電除塵器的工況提供合適的電壓波形,提高電除塵器的除塵效率,提高供電效率,節約電能。
 
    如圖1所示,三相交流輸入整流為直流電源,經全橋逆變為高頻交流,后升壓整流輸出直流高壓。高頻電源工作頻率可達40kHz,主要包括三個部分:變換器、變壓器、控制器。其中全橋變換器實現直流到高頻交流的轉換,高頻變壓器/高頻整流器實現升壓整流輸出,為電除塵提供電源。
  高頻電源采用三相輸入,且對電網,無缺相損耗,為綠色環保電源。高頻電源為多級變換,電磁兼容性好。
 
    3、高頻電源與工頻電源的技術指標、應用性能對比
  根據國內外對電除塵器高頻電源的理論研究及應用情況來看,高頻電源相對于傳統工頻電源具有無法比擬的優點,兩者之間技術指標、應用性能對比參見表1、表2:
    由此可見高頻電源的優越性主要體現在:
  1)高頻電源的轉換效率可高達9 0 %以上,而工頻電源轉換效率只有70%,轉換效率相差20%.
  2)高頻電源功率因數達0.9以上,工頻電源功率因數一般低于0.7.
  3)高頻電源采用三相電源平衡輸入,其諧波分量對電網污染小,也不會有缺相損耗。
  4)與工頻電源相比,高頻電源可增大電暈功率,從而增加了電場內粉塵的荷電能力。高頻電源在純直流供電方式時,電壓波動?。ㄒ话阍?%左右,而工頻電壓波動>30%),電暈電壓高(可達到工頻電源二次電壓的130%),電暈電流大(峰值電流是工頻電源二次電流的200%)。
  5)高頻電源的火花控制特性好,僅需很短時間(<25us,而工頻電源需10000us)即可檢測到火花發生并立刻關閉供電脈沖,因而火花能量很小,電場恢復快(僅需工頻電源恢復時間的20%),大幅度減小了無效的空氣電離。
  6)高頻電源的體積小、質量輕,可高度集成。高頻電源的配電系統、控制系統、高頻整流變壓器及振打、加熱控制系統可根據需要設計集成在一個箱體內,體積及總質量大大減小。高頻電源的安裝也方便,輔助設備少,直接安裝在電除塵器頂部,既能節省配電室空間,又能節省大部分信號電纜和控制電纜,減少安裝費用。
 
    4、高頻電源與工頻電源的工程運行參數對比
  近年來電除塵高頻電源已在眾多電廠改造項目中得到了極大地推廣應用,從該產品實際商業運行的情況來看,高頻電源運行穩定、可靠,充分實現了節能減排的目的?,F以國內部分燃煤電廠機組為例,針對技改工程中電除塵器采用高頻電源前后的除塵效率和運行能耗等技術參數進行比較。
  中部某電廠2×300MW機組2號爐,原為雙室三電場臥式電除塵器,后改造成雙列雙室四電場,并在電場全部配套采用高頻開關電源供電,共計4套(除塵效率的設計保證值為99.86%)。該項目改造完畢后,進行效率測試,對B除塵器右室一 電場采用高頻電源(0.8A/72kV)和工頻電源(0.8A/72kV)供電分別進行了2次對比測試,試驗數據見表3.
    5、投資估算及經濟分析
    1 投資估算:高頻電源價格比工頻電源高,在使用高頻電源后工程造價要增加。但在使用高頻電源后,其他部分設備和材料可以相應減少。
  因高頻電源是一體化結構,直接安裝在電除塵器頂部,僅有動力電纜和通訊光纜與電除塵器配電室相連接,將有許多電纜不再需要或長度、規格減少許多,從而節約投資。以中部某電場為例,每臺機組綜合工程造價增加132萬元。具體見表5采用高頻電源后每臺機組增加費用:
  2 節電效益估算:電除塵器節電量與節電效益比較(如表6)整臺機組除塵器進行節能優化設計,高壓部分全部換為高頻電源,每年的節電效益為234萬元,而相比工頻電源,設備投資增加132萬元,半年就可以收回增加的投資,經濟效益明顯,而且,還可有效提高除塵器除塵效率,滿足日益提高的環保排放要求。
 
 
  綜上所述,電除塵器高頻電源經歷了多年的發展和現場應用,其可靠性得到了驗證,雖然初次投資有所增加,但是節能降耗指標顯著,具有較高的性價比,符合節能減排方向。因此推薦采用高頻電源技術。
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