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1、新一代电除尘供电电源技术高效节能电除尘器高频电源应用及其发展方向曹为民 王强 陈祥 张鹏宙 汤光华(南京国电环保设备有限公司，江苏省 南京市 210044)New Generation Power Supply Technology of Electrostatic PrecipitationApplication and Development Direction of Efficient Energy Saving High Frequency Power Supply Used for Electrostatic Precipitator Cao Weimin, Wang Qiang,
2、Chen Xiang, Zhang Pengzhou, Tang Guanghua(Nanjing GUODIAN Environmental Protection Equipment CO., LTD., Nanjing 210044, Jiangsu Province, China )ABSTRACT：The applications of high frequency power supply in 300MW,600MW and 1000MW thermal generating units are provided separately. The related datum of e
3、nergy saving and emission reduction is compared and analyzed detailed in this article. Development trend of power supply for electrostatic precipitator is discussed according to the characteristics of high frequency power supply.KEYWORDS：electrostatic precipitation; power supply; energy saving and e
4、mission reduction; high frequency power supply; trend of development摘要：本文分别给出了高频电源在300MW、600MW和1000MW火力发电机组上的工程应用，对节能减排相关数据进行了详细的对比分析。文中根据高频电源的特点讨论了静电除尘器供电电源的发展趋势。关键词：电除尘；供电电源；节能减排；高频电源；发展方向1 引言火电厂、水泥和冶金等行业的烟尘排放造成了严重的大气污染，其中火电厂的烟尘排放是大气污染的重要来源之一。电除尘技术以其除尘效率高、维护费用低等优点成为广泛应用在火力发电行业烟气净化中的一项环保技术。据不完全统计，电
5、除尘器在火力发电除尘装置中的市场占有率在95%以上。电除尘器供电电源是火电厂除尘的关键设备，也是电厂的重要能耗设备，它的供电方式直接决定了电除尘器的除尘效果。在国家烟尘排放标准日趋严格和节能减排等一系列政策的影响下，继续采用传统的工频供电方式将无法满足新形式下对电除尘器除尘效率和能耗指标的要求。另外，统计资料表明，中国动力煤70%属于含硫量小于1%的低硫煤，在低硫煤中，又有40%属于含硫量小于0.5%的特低硫煤。这意味着，中国电除尘器面临高比电阻粉尘的收集问题。这些无疑对电除尘供电电源技术提出了新的挑战。2 电除尘器电源国内外发展现状目前除尘器行业，静电除尘器占绝大多数，少量为布袋除尘器。布袋
6、除尘器在处理湿度大、温度高、具有腐蚀性的气体时，其核心部件滤袋寿命短，价格贵，日常维护费用高，未得到广泛使用。电除尘电源是电除尘装置的核心部分,其性能直接影响除尘的效率。目前普遍采用的是可控硅移相控制电源（工频），转换效率低于70%，在实际使用中存在输出纹波大、电场电压低、对高比电阻等烟气的除尘效果差。国外从上世纪90年代开始进行电除尘器高频电源的研发，瑞典ALSTOM和丹麦SMITH公司的产品是国外SIR(高频开关)电源的典型代表。该技术过去一直为国外垄断，产品的价格及后期的维护费高，推广应用有一定的限制，国内只有少量应用。为了打破国外公司的技术垄断，国内从2000年以来，有几家单位进行了电
7、除尘器高频电源的研发，至目前仅有福建龙净、武汉国测等公司研制出小电流、小功率的电除尘高频电源产品，其输出功率与大型电除尘器使用要求尚有差距。南京国电环保设备有限公司历经三年，成功研制了大功率电除尘高频电源，多项指标均达到国际先进国内领先水平。由于该技术的先进性，2009年6月，通过了中国电机工程学会对该产品的技术鉴定。2008年，该项技术被国家发改委列为国家重大产业技术开发专项。2009年，该产品获得了江苏省科技厅科技成果转化专项资金1000万元的资助。目前，该产品在国内已首次成功应用于300MW、600MW和1000MW的电除尘器上。为了满足不同装机容量机组电除尘器的需要，已有5种不同规格的
8、高频电源。3 高频电源基本原理及特点3.1 高频电源基本原理静电除尘器高频电源采用现代电力电子技术，通过工频交流直流高频交流高频脉动直流的能量转变形式，供给电场一系列的窄电流脉冲，脉冲宽度在5-20微秒，脉冲频率在20kHz-50kHz。高频电源在纯直流供电方式时，电压波动小，电晕电压高，电晕电流大，从而增加了电晕功率，从根本上解决了烟尘荷电效率低的难题(尤其是高比电阻烟尘)，提高了除尘效率。同时，在烟尘带有足够电荷的前提下，尽量减少无效的电场电离，从而大幅度减少静电除尘器电场供电能量损耗，达到了既提效又节能的目的。图1 工频电源与高频电源供电原理图Fig. 1 Schematic of fr
9、equency and high frequency power supply 3.2 高频电源特点目前，工频电源也在进行节电方法的研究，它采用所谓的“脉冲供电”与高频电源的脉冲供电有着本质的区别。工频电源的节能是以牺牲除尘效率为代价的，这已经被大量的试验和工程实践所证明。与工频电源相比，高频电源除了初期投资费用高具有如下优点：1、在同等条件下减少烟尘排放最高可达70%；2、在除尘效率不变的情况下，节能幅度最高可达90%；3、最优化的控制策略和多种控制模式，能适应各种工况；4、一体化设计，体积小，可高度集成；5、安装更方便，辅助设备更少；6、采用三相平衡电源，对电网影响小，无缺相损耗，无电网污
10、染，堪称绿色电源。4 高频电源的工程应用4.1 高频电源在300MW机组上的工程应用华能南京电厂为适应新的大气污染物排放标准，有效提高除尘效率，电厂在2007年对1#炉除尘器进行了整体改造，2台电除尘器共配套使用20套工频供电电源。华能南京电厂为节能提效的需要，2008年10月，对2#炉除尘器进行了整体改造，2台电除尘器配套使用20套南京国电环保设备有限公司生产的HF-01型高频供电电源。2009年2月，江苏省环境监测中心测试了华能南京电厂2台炉的电除尘器，现场监测比对了其除尘效率和运行能耗等。测试结果如表一：表 一 高频电源与工频电源电除尘效率和能耗对比关系表Tab.1 comparison
11、 of dust collection efficiency and energy consumption between frequency and high frequency power supply 炉号#1 炉(工频电源)#2 炉(高频电源)运行方式节电模式节电模式电除尘甲侧电除尘乙侧电除尘甲侧电除尘乙侧电除尘功耗(kW)165120.727.128.1单台炉电除尘器功率(kW)285.755.2出口浓度(mg/m3)62.5 65.2 40.1 35.6 除尘效率(%)99.7699.7399.8699.88汽机负荷(MW)310 325 320330 结论1、#2机组电除尘出口烟
12、尘浓度比#1机组减少40.6%；2、#2机组电除尘电场总功耗比#1机组减少80.7%。华能南京电厂2#炉配套的高频电源与1#炉配套的工频电源相比较，高频电源安装更方便、操作更简单，设备占地面积减少了80%，设备总重量减少了70%，动力电缆的投资减少了50%，同等条件下，高频电源节电达80%，减少烟尘排放超过45%。4.2 高频电源在600MW机组上的工程应用国电蚌埠发电厂规划容量2400MW。一期工程建设2台600MW国产超临界机组，第一台机组于2008年下半年投产，第二台机组于2009年上半年投产。一期2600MW机组锅炉采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的超临界参数变压直流炉。国电蚌埠发电厂
13、为了节能减排的需要，于2009年11月至2010年1月间先后对#1、#2机组电除尘器分别进行了整体改造，此次改造总计配套使用32套南京国电环保设备有限公司生产的HF-01型高频供电电源，安装改造完成后即正式投入运行，测试结果见表二。表 二 采用高频电源改造前后电除尘效率和能耗对比关系表Tab.2 comparison of dust collection efficiency and energy consumption before and after reconstruction to high frequency power supply 炉号#1 炉#2 炉供电电源工频电源(改造前)高
14、频电源(改造后)工频电源(改造前)高频电源(改造后)运行方式连续脉冲连续脉冲电除尘A侧电除尘B侧电除尘A侧电除尘B侧电除尘A侧电除尘B侧电除尘A侧电除尘B侧电除尘单台炉电除尘器功率(kW)580155932.3207出口浓度(mg/m3)71.174.5648.146.6102.7112.959.566.2除尘效率(%)99.6699.6899.7799.899.6599.6799.7799.76汽机负荷(MW)573571.3572574结论1、#1机组改造后与改造前相比，电除尘出口烟尘浓度下降了35.0%，功耗下降了69.8%；2、#2机组改造后与改造前相比，电除尘出口烟尘浓度下降了41.
15、7%，功耗下降了81.2%； 从表二中的测试数据可以看出，采用高频电源改造后，#1、#2炉的烟尘排放量比改造前分别降低了35%和41.7%，节约能耗分别高达69.8%和81.2%，节能减排效果显著。经测算，使用高频电源每年可节电约695万度以上，节电效益每年约271万元(按0.39元/KW.h计)。4.3 高频电源在1000MW机组上的工程应用上海外高桥第三发电有限责任公司装机容量21000MW，安装7号和8号2台国内最大容量的国产引进型超超临界汽轮发电机组。每台锅炉配置A、B两台国外设计、国内制造的三室四电场电除尘器。为了积极响应“十一五”节能减排政策号召，并为上海世博会的召开提供更加令人满意的空气质量，该厂积极进行技改项目的实施和加大科技创新力度，于2009年10月6日利用8#炉C级检修期间，采用南京国电环保设备有限公司生产的HF-01型高频电源先对8#炉A侧除尘器的一、二电场进行了前期改造，并于2009年10月30日投入运行。华东中试所和南京国电环保研究院分别对#8炉电除尘器A侧一、二电场改造前后及B侧C级检修前
