超低排放电除尘高频电源改造的应用
摘要：随着国家环保要求的逐步提高，烟尘治理工作已在各类电厂开展。本文在结合阜康地区某热电厂电除尘实际运行情况的基础上，具体对高频电源的运用和湿电除尘进行了成本、建设周期和后期运行进行了对比分析，重点讨论高频电源改造、运用的优点及对电厂的影响。
关键词：超低排放；高频电源；湿电除尘
中图分类号：X701.2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0235-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.140
Abstract： With the gradual improvement of national environmental protection requirements， dust and dust control work has been carried out in various types of power plants. Based on the actual operation of electrostatic precipitators in a thermal power plant in the Fukang area， the paper analyzes the cost， construction period， and post-operation of the high-frequency power supply and the wet-electric dust removal， and focuses on the modification and application of high-frequency power. Advantages and impact on power plants.
Keywords： Ultra-low emission； High frequency power supply； Wet and dry dust
国家环保要求：现行烟尘排放标准为30mg/m3；2017年粉尘排放标准为20mg/m3。随着国家对烟尘排放指标的不断提高，各发电企业均在结合自身情况进行不同的改造。
由于环保要求的逐步提高，2011年7月29日，国家环保部正式颁布《火电厂大气污染物排放标准》，该标准对火电厂的排放指标作出具体的说明。新疆要求2015年7月1日起执行烟尘20mg/Nm3的排放标准。本文就新疆及内地的改造情况进行了对比，结合阜康地区某电厂电除尘实施高频电源改造情况进行了分析，发现高频电源改造具有投资低、节电效果好、有一定投资回报、无需停炉、改造周期短等诸多优点，能到达目前国家环保要求，为超低排放改造方案的选择增加了新的方案[1]。
1 改造方式及运行情况统计
1.1 各电厂改造方式及运行情况統计
本文对神华国华某电厂、浙江某电厂等烟尘治理改造选取的方式、改造前后数据对比情况进行对比如下：
1.2 电源更换的综合分析
目前，国内主流的电除尘电源多采用高频电源，相对于常规工频（50Hz）电源而言，高频电源的工作频率可达到40KHz，相当于工频电源的800倍，电源本身效率≥92%，功率因数≥0.92，比工频电源基础节能35%以上。在除尘器理论中，除尘效率与带电粉尘离子在电场中的驱进速度成正比，驱进速度与电场强度的平方成正比，因此提高电场的运行电压可以提高除尘效率。高频电源输出电压纹波通常小于5%，远小于工频电源的35%～45%的波纹百分比，运行平均电压可达工频电源的1.3倍，运行电流可达工频电源的2倍，可有效增强电场的烟尘荷电，提高除尘效率。高频电源改造仅需将原有工频电源变压器更换为高频电源（控制柜与变压器一体），去除原有工频控制柜仅将电源柜进行改造即可完成[2]。
1.3 增加湿式电除尘器的综合分析
湿式除尘器从结构形式上可划分为立式和卧式两种。现在国内大型环保企业主推的还是卧式湿电。无论是立式还是卧式湿式除尘器目前治理效果都很有效。由于其体积非常大，因此场地布置、烟道连接都比较复杂，且均为高空作业，施工难度也非常大，整体施工周期需要60d，每台除尘器需要投资1350万元左右。
2 湿式电除尘及高频电源改造对比
3 阜康地区某电厂现状
阜康地区根据国家环保要求，2015年7月1日起执行粉尘排放标准20mg/m3。阜康地区某电厂除尘器出口烟尘浓度分别为28.9mg/m3、24.6mg/m3，均高于国家环保现行排放标准。为了解决锅炉粉尘排放超标情况，结合该公司经济状况，最终确定实施电除尘高频电源改造方案[3]。
4 施电除尘高频电源改造实施情况
4.1 改造计划
本次改造工作按原方案可在不停炉工况下进行，恰好540t/h1#、2#锅炉均有停炉检修机会，因此调整改造计划，6月对540t/h1#锅炉电除尘电源进行改造，8月对540t/h2#锅炉电除尘电源进行改造。
4.2 改造项目
（1）拆除540t/h1#、2#锅炉电除尘原硅整流变压器，安装高频电源，同时对电除尘内部极板、极线积灰清理，调整极板与极线之间的间距，修复损坏的振打系统。（2）高压隔离开关柜利旧，新增高频电源与隔离开关接口，并安装配套阻尼电阻。（3）更换电缆，原电场动力电源是二相，高频电源是三相电源。原540t/h#1、#2锅炉电除尘电缆无需更换。（4）对原电除尘高压控制柜进行改造，使其作为高频电源的配电柜，为高频电源提供三相电源。（5）对原电除尘低压控制系统进行升级，以满足高频电源需要。（6）对原电除尘上位机系统进行升级改造，将新的高频电源控制系统纳入其中，使其可以根据运行工况变化自动调节参数。
4.3 改造要求
4.3.1 除尘效率
高频电源转换效率在额定负载条件下大于92%。电源改造后各炉的电除尘出口烟尘浓度需≤16.5mg/m3，在节电模式运行条件下应≤21mg/m3。在输出电压、电流的额定范围内功率因数大于0.9。
4.3.2 节能保证
电除尘出口烟尘浓度≤21mg/m3时节能35%。
4.3.3 电气性能
当电源电压、频率波动在下列范围内变化时，所有电气设备和控制系统能正常工作，交流电源电压±10%UH（UH额定电压），频率±5%，长期运行；交流电源电压在-22.5%U（UH额定电压）不超过一分钟时，不应造成设备故障。高频电源设备工作时，不应对厂内电子、通讯设备产生干扰，影响其正常工作，其谐波量需低于国标要求。
4.3.4 设备功能
控制功能：定电流控制（主控制元件为IGBT），控制二次电流为定值（二次电流定值可以在0-100%二次电流额定值内任意设定）。直流供电和充电比控制。
通信联网控制功能：高频电源采用TCP/IP通讯方式和RS485通讯方式，与上位机系统通讯用。设备的启动、停止、升压、降压不仅可以通过就地终端控制，还可以通过上位机控制。
保护功能：高频电源应具备负载开路、短路保护；过流保护；输出欠压保护；变压器油温超限保护；短路、开路保护；IGBT故障保护等。当任意一台高频高压电源发生开路、短路、欠压、过载、过热（IGBT、变压器）故障时能够做出相应保护处理。
5 改造前后对比
电除尘高頻电源改造完成后，由环保检测公司对540t/h1#、2#锅炉电除尘烟尘浓度进行检测，测试数据如下表：
5.1 改造前、后烟尘数据对比
5.2 改造前、后除尘器用电量对比
6 结论
6.1 烟尘指标
540t/h1#、2#锅炉电除尘出口烟尘浓度测试结果表明，电除尘高频电源改造后烟尘排放浓度能够达到当前国家环保标准，改造效果明显[4]。
6.2 节电性能
根据540t/h1#、2#锅炉电除尘改造前后用电量的统计分析，在除尘器出口烟尘浓度不超标的情况下，电除尘高频电源改造后的节电效果明显，企业用电量均出现不同程度的降低。
综上所述，在当前国家环保标准逐步提高的情况下，各企业结合自身情况选择不同的超低排放改造方案。高频电源改造和湿电除尘器的应用拓宽了超低排放改造的道路，在实际工作中有了较好的应用，为达到国家环保标准提供了更好的技术平台。
参考文献
[1]付永慧.电厂电除尘的发展和应用[J].赤子，2012，（10）：237.
[2]刘帅.高频静电除尘电源的研究与研制[D].上海：上海交通，2009.
[3]肖宝恒.燃煤电厂电除尘增效改进的途径[J].电力环境保护，2007，（7）：5-8.
[4]黄三明.电除尘技术的发展与展望[J].环境保护，2015，（7）：59-63.
收稿日期：2018-04-12
作者简介：于谦（1971-），男，本科，工程师，研究方向为环境监测。
关键词：超低排放；高频电源；湿电除尘
中图分类号：X701.2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0235-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.140
Abstract： With the gradual improvement of national environmental protection requirements， dust and dust control work has been carried out in various types of power plants. Based on the actual operation of electrostatic precipitators in a thermal power plant in the Fukang area， the paper analyzes the cost， construction period， and post-operation of the high-frequency power supply and the wet-electric dust removal， and focuses on the modification and application of high-frequency power. Advantages and impact on power plants.
Keywords： Ultra-low emission； High frequency power supply； Wet and dry dust
国家环保要求：现行烟尘排放标准为30mg/m3；2017年粉尘排放标准为20mg/m3。随着国家对烟尘排放指标的不断提高，各发电企业均在结合自身情况进行不同的改造。
由于环保要求的逐步提高，2011年7月29日，国家环保部正式颁布《火电厂大气污染物排放标准》，该标准对火电厂的排放指标作出具体的说明。新疆要求2015年7月1日起执行烟尘20mg/Nm3的排放标准。本文就新疆及内地的改造情况进行了对比，结合阜康地区某电厂电除尘实施高频电源改造情况进行了分析，发现高频电源改造具有投资低、节电效果好、有一定投资回报、无需停炉、改造周期短等诸多优点，能到达目前国家环保要求，为超低排放改造方案的选择增加了新的方案[1]。
1 改造方式及运行情况统计
1.1 各电厂改造方式及运行情况統计
本文对神华国华某电厂、浙江某电厂等烟尘治理改造选取的方式、改造前后数据对比情况进行对比如下：
1.2 电源更换的综合分析
目前，国内主流的电除尘电源多采用高频电源，相对于常规工频（50Hz）电源而言，高频电源的工作频率可达到40KHz，相当于工频电源的800倍，电源本身效率≥92%，功率因数≥0.92，比工频电源基础节能35%以上。在除尘器理论中，除尘效率与带电粉尘离子在电场中的驱进速度成正比，驱进速度与电场强度的平方成正比，因此提高电场的运行电压可以提高除尘效率。高频电源输出电压纹波通常小于5%，远小于工频电源的35%～45%的波纹百分比，运行平均电压可达工频电源的1.3倍，运行电流可达工频电源的2倍，可有效增强电场的烟尘荷电，提高除尘效率。高频电源改造仅需将原有工频电源变压器更换为高频电源（控制柜与变压器一体），去除原有工频控制柜仅将电源柜进行改造即可完成[2]。
1.3 增加湿式电除尘器的综合分析
湿式除尘器从结构形式上可划分为立式和卧式两种。现在国内大型环保企业主推的还是卧式湿电。无论是立式还是卧式湿式除尘器目前治理效果都很有效。由于其体积非常大，因此场地布置、烟道连接都比较复杂，且均为高空作业，施工难度也非常大，整体施工周期需要60d，每台除尘器需要投资1350万元左右。
2 湿式电除尘及高频电源改造对比
3 阜康地区某电厂现状
阜康地区根据国家环保要求，2015年7月1日起执行粉尘排放标准20mg/m3。阜康地区某电厂除尘器出口烟尘浓度分别为28.9mg/m3、24.6mg/m3，均高于国家环保现行排放标准。为了解决锅炉粉尘排放超标情况，结合该公司经济状况，最终确定实施电除尘高频电源改造方案[3]。
4 施电除尘高频电源改造实施情况
4.1 改造计划
本次改造工作按原方案可在不停炉工况下进行，恰好540t/h1#、2#锅炉均有停炉检修机会，因此调整改造计划，6月对540t/h1#锅炉电除尘电源进行改造，8月对540t/h2#锅炉电除尘电源进行改造。
4.2 改造项目
（1）拆除540t/h1#、2#锅炉电除尘原硅整流变压器，安装高频电源，同时对电除尘内部极板、极线积灰清理，调整极板与极线之间的间距，修复损坏的振打系统。（2）高压隔离开关柜利旧，新增高频电源与隔离开关接口，并安装配套阻尼电阻。（3）更换电缆，原电场动力电源是二相，高频电源是三相电源。原540t/h#1、#2锅炉电除尘电缆无需更换。（4）对原电除尘高压控制柜进行改造，使其作为高频电源的配电柜，为高频电源提供三相电源。（5）对原电除尘低压控制系统进行升级，以满足高频电源需要。（6）对原电除尘上位机系统进行升级改造，将新的高频电源控制系统纳入其中，使其可以根据运行工况变化自动调节参数。
4.3 改造要求
4.3.1 除尘效率
高频电源转换效率在额定负载条件下大于92%。电源改造后各炉的电除尘出口烟尘浓度需≤16.5mg/m3，在节电模式运行条件下应≤21mg/m3。在输出电压、电流的额定范围内功率因数大于0.9。
4.3.2 节能保证
电除尘出口烟尘浓度≤21mg/m3时节能35%。
4.3.3 电气性能
当电源电压、频率波动在下列范围内变化时，所有电气设备和控制系统能正常工作，交流电源电压±10%UH（UH额定电压），频率±5%，长期运行；交流电源电压在-22.5%U（UH额定电压）不超过一分钟时，不应造成设备故障。高频电源设备工作时，不应对厂内电子、通讯设备产生干扰，影响其正常工作，其谐波量需低于国标要求。
4.3.4 设备功能
控制功能：定电流控制（主控制元件为IGBT），控制二次电流为定值（二次电流定值可以在0-100%二次电流额定值内任意设定）。直流供电和充电比控制。
通信联网控制功能：高频电源采用TCP/IP通讯方式和RS485通讯方式，与上位机系统通讯用。设备的启动、停止、升压、降压不仅可以通过就地终端控制，还可以通过上位机控制。
保护功能：高频电源应具备负载开路、短路保护；过流保护；输出欠压保护；变压器油温超限保护；短路、开路保护；IGBT故障保护等。当任意一台高频高压电源发生开路、短路、欠压、过载、过热（IGBT、变压器）故障时能够做出相应保护处理。
5 改造前后对比
电除尘高頻电源改造完成后，由环保检测公司对540t/h1#、2#锅炉电除尘烟尘浓度进行检测，测试数据如下表：
5.1 改造前、后烟尘数据对比
5.2 改造前、后除尘器用电量对比
6 结论
6.1 烟尘指标
540t/h1#、2#锅炉电除尘出口烟尘浓度测试结果表明，电除尘高频电源改造后烟尘排放浓度能够达到当前国家环保标准，改造效果明显[4]。
6.2 节电性能
根据540t/h1#、2#锅炉电除尘改造前后用电量的统计分析，在除尘器出口烟尘浓度不超标的情况下，电除尘高频电源改造后的节电效果明显，企业用电量均出现不同程度的降低。
综上所述，在当前国家环保标准逐步提高的情况下，各企业结合自身情况选择不同的超低排放改造方案。高频电源改造和湿电除尘器的应用拓宽了超低排放改造的道路，在实际工作中有了较好的应用，为达到国家环保标准提供了更好的技术平台。
参考文献
[1]付永慧.电厂电除尘的发展和应用[J].赤子，2012，（10）：237.
[2]刘帅.高频静电除尘电源的研究与研制[D].上海：上海交通，2009.
[3]肖宝恒.燃煤电厂电除尘增效改进的途径[J].电力环境保护，2007，（7）：5-8.
[4]黄三明.电除尘技术的发展与展望[J].环境保护，2015，（7）：59-63.
收稿日期：2018-04-12
作者简介：于谦（1971-），男，本科，工程师，研究方向为环境监测。
