高频电源在火电厂电除尘应用的节能分析
高频电源在火电厂静电除尘器中的应用
高频电源在火电厂静电除尘器中的应用摘要：本文介绍了电除尘器高频电源工作原理,分析了高频电源相对于传统工频电源的优越性.以三河发电公司的4台机组电除尘器改造为例,介绍了高频电源在火电厂电除尘器上的改造效果、运行控制策略及存在的问题，为其他公司的电除尘高频电源改造提供宝贵数据及经验，具有很好的应用前景。
关键词：静电除尘器；高频电源；控制；策略概述随着新环保法的实施，以及当下雾霾天气的加剧，人们对环保要求越来越高提高。
《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）对燃煤发电厂的烟尘排放浓度作出了更为严格的限制，重点地区烟尘排放标准变为5mg/Nm3。
目前，国内部分火力发电厂电除尘器很难达到新标准要求，作者所在的三河发电公司对对4台发电机组电除尘器进行了高频电源改造，改造后运行效果良好，烟尘排放值满足国家标准。
1工作原理1.1火电厂静电除尘器工作原理电除尘器除尘是利用高压电建立起足以使气体发生电离的电场，使流经电场的灰尘粒子荷电(带上电子或离子)，并在电场力的做用下使荷电灰尘粒子向异性电极运动，并积附在异性电极上，从而实现灰尘粒子与烟气流的分离，通过振打使阴极线、阳极板上积灰被振落，掉入下部灰斗中。
电除尘器分为本体和电气两大部分。
本体部分主要包括阴极系统、阳极系统、进出口封头和气流均布板、壳体、灰斗及保温等。
在绝缘子室、阴极振打瓷轴和灰斗处都设置有电加热器。
电气部分为高频电源，高频电源一次部分：主断路器、主接触器、经三相整流模块（整流为580V直流）、滤波电容、IGBT模块（高频开关到5~20KHz）、谐振电容、高频整流变压器等组成，高压侧柜门装有电源指示、运行和故障指示、就地操作开关、二次电压表、二次电流表。
高频电源低压控制部分：控制电源开关、主冷却风机电源、柜顶风机电源、电源板、控制器、二次控制器件，同时高频电源集成该电场阴阳极振打控制等。
1.2高频电源工作原理高频电源是将三相交流电经整流和滤波后得到约530V左右的直流电压，经全桥逆变，形成20KHz左右的交变电流，再经高频变压器升压整流后形成高频高压脉动直流送电除尘器。
高频电源应用于除尘系统中存在的问题及解决探析
高频电源应用于除尘系统中存在的问题及解决探析摘要：在科学技术不断发展的背景下，各大电厂很快找到了解决方案，利用辅助仪器设备进行除尘操作，继而达到低排放目的。
除尘系统是现今最常使用的一类降低污染物排放量的辅助系统，但配备电源存在部分问题。
高频电源是现今最推崇的电源，具有效率快、重量轻以及体积小等多种优点。
但实际高频电源实际应用中存在一些问题，这些问题无疑会限制高频电源的正常使用，继而影响除尘系统工作，导致电力企业难以在预计时间内达到低排放或是超低排放标准。
积极分析高频电源在除尘系统中应用的问题，制定有效解决方案，无疑可促进高频电源有效应用，帮助电力企业尽快达到污染物排放标准。
关键词：电力企业；除尘系统；高频电源；问题；解决方案2015年12月，国务院常务会议下达了全国燃煤电厂超低排放的政策，也就是说燃煤发电机组生产过程中的排放量或是基本排放量必须达到燃气轮机组的标准排放限值，也就是说烟尘、SO2以及NO x的排放浓度不能超过10mg/Nm3或5mg/Nm3、35mg/Nm3以及50mg/Nm3[1]。
同年同月，国家发展改革委以及环境保护部等部门联合颁发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》该项决策，要求在2020年时全国各大具有改造条件的电厂均达到超低排放标准，全国经济条件达标的新建燃煤发电机组均达到超低排放标准[2-3]。
我国对电厂污染物的排放控制达到了新高度，各行各业均将目光投注在这一领域中，电力行业遇见了前所未有的挑战。
积极主动应对这一挑战，寻找解决方案，是电力行业继续发展的唯一方案。
一、高频电源应用于除尘系统中存在的问题未实现低排放以及超低排放，电力企业积极引入、更新除尘系统，高频电源便是提升电力企业除尘效率的有效措施之一[4]。
鉴于电力企业大多是燃煤机组生产电能，所以电厂内多应用低温电除尘系统、高频电源除尘系统以及湿式电除尘系统，其中高频电源除尘系统是近年来应用频率最高、除尘效果最好的一类除尘系统，也是各大电厂最青睐的一类除尘系统[5]。
火电厂电除尘器高频电源改造的优势及应用
璐
电源 相数
两相
不平衡
三相
平衡
场电压为直流 ， 其 运 行 平 均 电压 基 本 上 就 是 击 穿 电 压 ， 比工 频 电 源 平 均 电
●
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压 要 高大 约 ２ ０ ％， 因 而 可 以 增 加粉 尘荷 电 ， 从 而提 高 除尘 效 率 。
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的不同需求。
关 键词 ： 高频 电源 ； 除尘器 ； 节能 ； 增效
一
、
概 述
电除尘器除尘原理 ： 建 立 高 压 电场 ， 空 气 电离 产 生离 子 ， 粉 尘 吸 附离 子
内粉尘的荷电强度， 增加粉尘的电驱动力， 从而提 高电除尘器的收尘效率 。 在 电场击 穿放 电时 ， 因工频 电源 的可控 硅不能 实现 关断， 还将 继续供
形 成 高 频 脉 动 电流 送 除 尘 器 ， 其工作频率可高于 ２ ０ ｋ Ｈｚ 。
关 闭供 电脉冲 ， 因而火花能量很小， 等待电场恢复的时间就 少得 多。
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二、 高频 电源与工频 电源对 比
工 频 电源 高 频 电源
＝谈 电流
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电， 因 而 引起 较 大 的 电流 冲 击 ， 而 此 冲 击 电 流 的 能量 又 被 用 来 进 行 气 体 电 离， 因而火花 能量较大 ， 等 待 电场恢 复的时间 比较长 。在高频 电源 的情况 下， 因高频 电源供 电每个 脉冲的时 间很 短， 一旦检测 到火花发 生可 以立刻
带 电， 粉尘受 电场力作用， 向 电极运动， 被吸附在极板上 ， 通 过振 打作用 ， 粉 尘掉入灰斗 。 目前， 电除尘器供电电源基本 上是工频可控 硅电源 。 其 电路结 构是两相 工频 电源经过可 控硅移相 控制幅度后送整 流变压器 升压整流后 形成 ５ ０ Ｈｚ的脉 动 电流 送 除 尘 器 。而 高 频 电源 是 把 三 相 工 频 电源 通 过 整 流 形成直流 电， 通过逆变 电路形成高频 交流 电， 再经 整流变压器 升压整流后
关于电除尘器电源系统节能的分析
关于电除尘器电源系统节能的分析摘要：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。
高频电源在火电厂电除尘上运用分析
高频电源在火电厂电除尘上运用分析摘要：高压静电除尘技术是一种较为实际的技术，但是大多数电除尘设备周边场地难以扩展，要想达到新的环境保护标准，最好的方式就是更换电源，以提高电除尘效率。
本文主要探讨高频电源在火电厂电除尘上的应用，旨在节约能耗，提高生产效益。
关键词：高频电源；火电厂；电除尘；应用1火电厂电除尘设备系统的分类以及功能实现1.1静电除尘设备的应用1.1.1静电除尘设备的使用功能在火力发电厂采用静电除尘设备，可有效降低烟尘含量，减少工程机械的生产安全隐患，从而更好地保护工作人员生命安全与身体健康。
电除尘设备操作流程：气体电离、粉尘带电、荷电粉尘收集、电荷粉尘清除[1]。
静电除尘设备中，电晕电极是电源负电极，属于线性结构；集尘级是电源的正电极，也是整个电力系统的正电极，它的主体结构是扁平和圆柱体；高压可以让电晕产生大量的负离子，利用电场的力量，让灰尘颗粒变成带电颗粒，在电场的作用下，灰尘会向正极运动，从而达到净化灰尘的目的。
在静电除尘装置的工作原理上，有两个基本问题要加以考虑。
第一个基础是，在整个静电除尘过程中，必须有一个电场。
电磁场可以将灰尘颗粒带上负电荷；另外，在有电场的情况下，可以将带电粉尘粒子的反应分离开来。
1.1.2静电除尘设备的主要分类电除尘设备分为除尘器主体与供电装置两种。
由于功能实现较为复杂，所以组成成分更加完整。
单驱电除尘设备的电气装置在管路中央，可以与使用多根管道设计，根据电除尘设备清灰方式的不同，又可以分为干式电除尘与湿式电除尘两种。
在湿法电除尘装置的研制中，利用水雾法原理对灰尘进行吸附，通过电场力将灰尘清除，然后通过管道进入沉淀池。
此外，在干式电除尘装置中，它是利用振动的原理，把电极上的灰尘粒子抖落，然后利用电场的力量把它们吸收。
1.2影响电除尘参数的因素影响电除尘参数的因素有很多，如尘比电阻大；排烟温度高；高压电缆老化；本体磨损漏风；部分保温箱漏风、漏雨、保温不足等等。
600MW机组电除尘高频电源改造节能效果分析 裴英凯
600MW机组电除尘高频电源改造节能效果分析裴英凯摘要：本文阐述了某火电厂#1、2机组电除尘系统的运行及耗电情况，通过电除尘高频电源改造前后的对比分析，获得600MW机组电除尘高频电源改造的节能效果，为以后电除尘高频电源改造提供参考。
关键词：电除尘；高频电源；改造；节能1 概述该电厂（2×600MW）工程每台炉配备2台2SY521-4型双室四电场电除尘器，电场有效断面积2×520.8m2，单台处理最大烟气量1677280m3/h，设计除尘效率≥99.76％，电除尘器出口允许排放浓度（每标准干烟气）不高于75mg/Nm3，除尘器电源为GGAJO2-2.2A/72kV型电除尘器高压电源（12台）和GGAJO2-2.0A/72kV型电除尘器高压电源（4台）。
电除尘功耗约为1400kW，能耗偏高，除尘效率未能达到设计要求。
为降低能耗、提高效率、减少污染物排放，进行了#2炉电除尘高频电源的改造工作。
本文拟通过比对#1、2炉电除尘系统相关运行参数，阐明电除尘高频电源的实际节能效果。
2 电除尘高频电源的特点电除尘器高频电源把三相工频电源整流成直流电，通过逆变电路形成高频交流电，再经整流变压器升压整流后形成高频脉动电流送至除尘器。
高频电源（工作频率约为20kHz）的供电电流由一系列窄脉冲构成，可明显提高电除尘器内粉尘荷电强度，因而可提高除尘效率。
其脉冲幅度、宽度及频率均可调整，控制方式灵活，可给电除尘器提供各种电压波形，因而可根据电除尘器的工况提供最合适的电压波形。
与工频电源相比，它可大幅度节约电能，节能幅度达到70%以上。
高频电源有如下主要特点：（1）较大幅度地提高除尘效率。
高频电源有效提高了ESP的收尘效率，可减少粉尘排放量30%～70%。
（2）大幅度节约电能。
高频电源的电能转换效率与功率因数都较高，电源效率>92%，功率因数>0.92。
高频电源有多种供电模式，在采取间歇脉冲供电模式时，可减少无效的空气电离，大幅度节约电场能耗，在实际应用中，对比监测结果表明，节约电能80%以上。
高频电源在火电厂电除尘器的应用和探讨
高频电源在火电厂电除尘器的应用和探讨一、火电厂电除尘器的原理火电厂在燃烧煤或其他化石燃料时会产生大量的烟尘，对环境造成污染。
电除尘器是一种利用电场作用将烟气中的颗粒物带电并通过电场力收集下来的设备。
其主要工作原理是利用直流电场或者交流电场，使烟气中的颗粒物带上同种电荷，然后通过外加的电场力进行收集。
在这个过程中，高频电源作为供给电除尘器的电源设备，扮演了至关重要的角色。
1. 提供高频电场高频电源在火电厂电除尘器中的作用主要是提供高频电场，将烟气中的颗粒物带上电荷。
高频电源通过适当的变压、整流、滤波和逆变等电路，将普通电源转换为适宜的高频电源，以满足电除尘器对高频电场的需求。
2. 稳定的输出高频电源在火电厂电除尘器中的稳定输出也是至关重要的。
由于电除尘器对电场的稳定性要求较高，所以高频电源必须具备较高的稳定性和可靠性。
只有在保证输出电压和电流的稳定的前提下，才能保证电除尘器的正常运行。
3. 节能环保相比传统的直流电源，高频电源在火电厂电除尘器中的应用还可以节能环保。
高频电源的采用可以减小电源设备对于变压器和其它辅助设备的需求，减小线路损耗，从而实现节能减排的目的，与火电厂的环保要求相符。
1. 高频电源的优化设计对于高频电源的设计来讲，要适应电除尘器的特点和工作要求，实现尺寸小巧、重量轻、效率高等特点。
在电路设计方面要充分考虑到电源的功率因素、谐波和干扰等问题，通过合理的电路设计和PCB布局，实现高频电源的优化设计。
2. 高频电源的集成控制在火电厂电除尘器中，通常需要对高频电源进行集成控制。
通过集成控制，可以实现对高频电源的输出电流、电压、频率等参数的在线监测和调节，并且可以与电除尘器的其他控制系统实现联动，保证火电厂烟气处理系统的整体稳定运行。
随着智能化技术的发展，高频电源也应用了智能化控制技术。
通过PLC、触摸屏等设备实现对高频电源的智能化控制，可以实现对电源工作状态的实时监控和报警功能，以及对工艺参数的自动调整和优化，提高了电除尘器的稳定性和可靠性。
7 高频开关电源对提高火电厂除尘效率及节能降耗的应用
高频开关电源对提高火电厂除尘效率及节能降耗的应用周和林（中电投远达环保工程有限公司设计中心，重庆400020）摘要：火力发电厂大部分除尘系统所采用的除尘器都是静电除尘器（简称：ESP）。
ESP的高压电源基本上都是采用二相380V可控硅相控工频整流电源(简称：T/R)，其功率在10kW～150kW量级属大功率电源。
这种可控硅相控工频整流电源在火电厂的除尘效效果基本都在50~200mg/Nm3左右, 而目前新修定的国家污染物排放标准要求最高允许烟尘浓度为30mg/Nm3。
由于环保要求的日趋严格，原有电除尘器的总体设计已不符合现有国家标准的要求，要满足新修定的国家污染物排放标准要求最高允许烟尘浓度为30mg/Nm3的排放标准必须对ESP 项目进行改造。
采用高频开关电源(简称：SIR)可以为达到烟尘浓度为30mg/Nm3创造条件。
根据2009年电力行业有关统计数据的基础上，若火电行业电除尘器全部进行高频电源改造，每年可节电31．5亿kW·h，相当于节约标准煤107．7万t，可减少120～210万t烟尘排放，1．07万t SO 排放，6 462—9 693 t NO 排放，310万t CO2排放。
关键词：高效除尘，节能减排，反电晕，绿色电源，火花控制，TGBT，间歇供电1 引言国际上，八十年代末、九十年代初就开始了高频化的研究工作,九十年代中期就有了相应的产品。
本世纪初，2001年我国除尘器电源厂家开展了ESP高频开关电源的研制，2003年12月通过了由省科技厅组织的400mA/72kV ESP高频开关电源的专家技术鉴定，获得了―GCHP系列静电除尘器(ESP)用大功率智能高频高压电源‖科技成果证书，2004年获得了国家科技部中小型企业创新基金立项证书和火炬计划项目证书。
从2004年开始，陆续研制了600mA/72kV、800mA/72kV 和1000mA/60kV ESP数字化大功率高频开关电源，并应用于大型钢厂、有色金属冶炼厂、火力发电厂、水泥厂等工业场合，节能减排取得了良好的效果。
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高频电源在火电厂电除尘应用的节能分析
摘要：某4#炉电除尘器1#电场原配备的工频电源改造为高频电源为例，主要对高频电源提高电除尘器前电场除尘效率系数之机理与实效，结论为高频电源将取代工频电源成为电除尘器的主流电源。
关键词：电除尘供电电源节能减排高频电源发展方向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。
本文将以热电厂4#炉电除尘1#电场工频电源改造高频电源前后进行对比节能效率分析。
1 工频电源与高频电源供电方式的比较
1.1 工频整流电源(可控硅电源)T/R的缺点
跟不上环保标准不断提高和节能降耗、可持续发展的客观要求，其核心问题是电源的工作频率是工频50Hz，造成电源的变压器体积庞大，耗能耗材，耗费空间，并影响除尘效率的提高。
1.2 高频电源系统原理及优点
工频电源采用单相输入，对电网有直接污染;高频电源采用三相输入，且对电网无污染,为绿色环保电源。
高频电源为多级变换，电磁兼容好。
2 高频电源与工频电源输出对比
输出平均电压在电除尘器的一电场，一般情况下需要较大的荷电能量，所以正常情况下需要尽可能地提高电场电压。
由于工频电源电场电压是波动的，其平均电压比峰值电压要低25%左右，当峰值电压达到击穿点时，平均电压还是比较低的，这就影响了电场粉尘的荷电。
高频电源在连续工作时，其电场电压为一直流，其运行平均电压基本上就是击穿电压，比工频电源平均电压要高大约30%，因而可以增加粉尘的荷电，从而提高除尘效率。
高频电源可以对每个电流脉冲进行控制，其脉冲高度、宽度及频率一般可以进行控制，因而可以形成任意的电压和电流波形，以适合电除尘器的不同需求。
(1)高频电源能提供更高的输出电压，可达工频电源的1.3倍。
(2)高频电源能提供更大的输出电流，可达工频电源的2倍。
(3)主要参数对比表
①高频电源与工频电源技术指标对比表(表1)
②应用性能对比表(以工频电源为基准)(表2)
③安装高频电源有助于后电场T/R运行
1#电场未改造前1-2# T/R平均功率11.19kW；1#电场改造高频电源，1-2#电场T/R平均功率14.38kW，提高/下降28%(%) 1#电场未改造前1-3# T/R平均功率17.91kW；1#电场改造高频电源，1-3#电场T/R平均功率20.34kW，提高/下降14% (%) 1#电场未改造前1-4# T/R平均功率23.38kW；1#电场改造高频电源，1-2#电场T/R平均功率24.96kW，提高/下降7% (%)
④运行数据
同样输出功率情况下,常规电源损耗16.3kW/h,高频电源为4.6kW/h,高频电源一年可节约(16.3-4.6)×24×365=102492kW,按每度电0.5元,平均80%负载率计算,一年可节约电费102492×0.5×80%=40996.8元,显然经济效益是十分可观的，而且设备容量越大经济效益越显著。
3 高频电源优点
高频电源安装位于除尘器的顶部，电缆用量着实减少很多，这样
控制室空间占用变少，进而土建的成本减少。
高频电源比SCR电源节能20%以上，设备运行数年节省电费等于收回全部投资。
高频电源有效提高了ESP的收尘效率，减少粉尘排放量在30%以上，用于改造常规电源，花费的成本比本体改造低，改造时间少，效果明显。
应用高频电源能大幅提高工作电压、电流，增大设备输出功率。
特别是高频电源应用于第一电场时，除尘作用大大提高，进入后电场的粉尘量明显变少，整个除尘器除尘效果大大增强。
间歇脉冲供电比较适用于高比电阻粉尘，其目的是减轻反电晕的发生，从而提高收尘效率。
对电网影响小一些一般会采用三相电源，无缺相损耗，无可控硅调相调压造成对电网的电磁干扰干扰，具有短路、开路、过流、超温保护等，在条件差的现场中使用。
4 结语
4#炉电除尘进行优化节能改造后，每年产生了近200万元的经济效益，节能效果非常明显；另外，其间接的经济效益是延长了设备的使用寿命，降低了四台除尘变（4×1600kV A）的损耗等。
节能效果明显，对厂用电率的下降起到了重要作用。
总之，对电除尘节能成功改造达到了预想节能目的，对后续设备的节能改造提供了参考，具有较高的推广价值。
参考文献
[1] 原永涛.火力发电厂电除尘器技术[M].北京：化学工业出版
社，2004.
[2] 电除尘器GGAj02K-1.2A/72kV型高压控制设备使用手册.福建龙净环保股份有限公司.。