高頻電源在1000 MW 機組電除塵上的應用及優化分析

朱培峰

(國電泰州發電有限公司，江蘇泰州 225327)

隨著國民經濟的發展，我國對環境污染控制水平的要求不斷提高，新的環保法規中粉塵排放標準日趨嚴格。為保護環境，實現經濟可持續發展，我國火電企業以節能減排為中心任務，大力發展和推廣節能減排新技術。電除塵器作為我國燃煤鍋爐煙塵排放治理的主要設備，電除塵器電源是其核心裝置，它能產生除塵所需的高壓，對除塵效率有著至關重要的影響[1]。為了降低粉塵排放濃度，落實國家節能減排政策，國電泰州發電有限公司經廣泛調研[2-4]，決定采用電除塵器高頻電源技術對1 號機組電除塵器實施升級改造，通過不同工況的現場試驗和分析，對電除塵器高頻電源的運行方式進行優化調整，使其達到良好的除塵性能。

1 高頻電源技術特點

1.1 高頻電源工作原理

高頻電源能夠在電除塵器火花放電或短路時快速關斷，封鎖電源輸出，使電源具有快速動態響應特性。該特性也使得高頻電源實現了接近純直流的輸出，提高了供電電壓，從而提高了電除塵器的電場強度和粉塵荷電量，增加了電除塵器內粉塵所受電場力，加快了粉塵遷移速度，提高除塵效率，減少煙塵排放[5]。在投入工程應用以來，高頻電源以除塵效率高、系統節能效果好，減少電除塵器的運行費用等穩步成為電除塵器產業領域的重要標志和電除塵器技術改造的首選供電設備[6，7]。

1.2 高頻電源運行方式

高頻電源的脈沖寬度、脈沖幅度、供電頻率均可以快速調整，控制非常靈活，可根據電除塵器電場的實際運行工況，實時提供最適合的電壓、電流波形，工況適應能力強[5]。以南京國電環保科技有限公司的HF-02型高頻電源為例，該型號高頻電源提供了恒定周期供電和脈沖供電2 種方式。

（1）恒定周期供電方式。高頻電源按照預先設定的頻率進行工作，輸出電壓和輸出電流均由工作頻率決定。這種工作方式下，為滿足電除塵器出口排放要求，必須保持設備運行在較高功率點，電能消耗較大，對運行人員的操作要求較高，難以滿足煤質、負荷、煙氣等變化較大時的運行要求。

（2）脈沖供電方式。脈沖供電方式下，高頻電源的供電輸出由一系列高能脈沖和低能脈沖組成，輸出電流波形類似于正弦波。實踐證明，與常規的高壓供電方式相比，脈沖供電可以為電除塵器提供較高的峰值電壓，克服高比電阻引起的反電暈，提高除塵效率，同時減少了電場中的無效和反效電能，從而實現了大幅度的節能。在電除塵器的日常運行中，在滿足除塵效率和排放達標的前提下，一般采用脈沖供電方式。

2 高頻電源應用及優化分析

2.1 高頻電源應用情況

國電泰州發電有限公司1 號機組為1000 MW 超超臨界燃煤發電機組，除塵系統采用浙江菲達保科技股份有限公司生產的三室五電場電除塵器，設計除塵效率99.7%。電氣部分配套使用南京國電環保科技有限公司生產的HF-02 型高頻電源。在調試期間，高頻電源均采用脈沖供電方式運行，且5個電場的運行參數基本一致，輸出功率較為接近，主要技術參數如表1所示。在所有電場高頻電源均正常工作情況下，電除塵器所有通道出口的煙塵排放濃度平均值為44.9 mg/m3，小于50 mg/m3。

2.2 高頻電源優化調整及分析

2.2.1 高頻電源參數調整內容

為進一步提高除塵效率，國電泰州發電有限公司結合1 號機組電除塵器的運行實際情況，在燃煤煤種和負荷等運行工況不變的情況下，不斷優化調整供電電源參數并分析現有高頻電源的工作方式，以充分發揮電除塵器供電電源的除塵作用。

高頻電源參數調整方法。在多數情況下，燃煤電廠電除塵器一、二電場煙氣量大，粉塵含量高，往往需要較大的荷電能量，因此在優化調整時增大了電除塵器一、二電場的高頻電源輸出峰值電壓；由于三、四、五電場的粉塵含量較少，所以在保證電除塵器出口煙塵濃度的前提下，適當降低三、四、五電場的高頻電源輸出功率。高頻電源運行優化后主要技術參數如表2 所示。

表1 高頻電源運行優化前主要技術參數

表2 高頻電源運行優化后主要技術參數

2.2.2 高頻電源優化結果及分析

在燃煤煤種不變，且與優化調整前鍋爐負荷基本一致的情況下，1 號機組通過提升電除塵器一、二電場高頻電源的輸出功率，電除塵器出口煙塵濃度降低明顯，如圖1 所示。煙塵排放濃度由44.9 mg/m3降低至34.2 mg/m3，除塵效率提高了23.8%。此外，通過適當降低三、四、五電場的輸出功率，電除塵器總能耗變為每小時156 kW·h，較優化前減少了10 kW·h 左右，如圖2 所示。實現了在保證煙塵濃度的前提下，降低電除塵器耗能6%。需要說明的是，高頻電源在供電參數調整過程中，需特別關注一、二電場灰斗的落灰情況是否通暢，及有無出現高料位等情況，若產生類似情況，應停止降低功率。

圖1 參數優化前后出口煙塵濃度對比

圖2 參數優化前后總能耗對比

3 結束語

國電泰州發電有限公司為建設綠色化燃煤機組，采用了南京國電環保科技有限公司自主研制的HF-02型高頻電源為電除塵器供電。通過電除塵器高壓控制技術優化，進一步提高電除塵器性能和高頻電源運行效率。結合電除塵器技術理論及高頻電源運行實際現狀，增加電除塵一、二電場的運行功率、運行電壓尤其是峰值電壓，優化二次電壓波形和脈沖供電頻率，顯著減少電除塵器出口煙塵排放。同時降低三、四、五電場的輸出功率，在一定程度上降低了除塵器能耗，充分挖掘了電除塵器高頻電源技術的節能減排潛力，為火電企業節能減排提供了良好的經驗借鑒。

[1]朱法華，李 輝，王 強.高頻電源在我國電除塵器上的應用及節能減排潛力分析[J].環境工程技術學報，2011，01(1)：26-32.

[2]李辰龍，單 華，楊宏宇，等.1000 MW 機組電氣技術特點研究[J].江蘇電機工程，2012，31(6)：55-57.

[3]姚永靈，徐 斌.江蘇省內在役1000 MW 汽輪機的特點與運行問題[J].江蘇電機工程，2013，32(3)：69-71.

[4]王雙童.低碳經濟形勢下提升燃煤發電企業節能降耗對策[J].江蘇電機工程，2011，30(2)：66-69.

[5]高維英，傅啟文，盧澤鋒.電除塵器高頻電源提效節能探討[J].華電技術，2008，30(6)：1-4.

[6]孫廣鵬，張傳成，孫更生.電除塵節能技術探討與研究[J].電力通用機械，2009，01(1)：77-79.

[7]高維英，傅啟文，盧澤鋒.電除塵器高壓供電提效節能潛力探討[J].華電技術，2008，30(6)：32-35.