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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。
电除尘器电源及控制改造可行性分析摘要：节能减排工作是我国现阶段的重点工作之一，特别是大气粉尘浓度排放标准的提高，现使用电除尘器面临难达标排放的巨大压力使用脉冲供电改造无疑是一条可行的途径，经过华润首阳山电厂实施情况检验，效果明显。
关键词：电除尘器电源改造控制优化节能0 引言电除尘器是机电一体化设备，由机械本体设备和电气设备两部分构成。
目前，电除尘器已经成为火力发电厂重要的环保设备，其工作状况的好坏，对机组的稳定运行和经济性有着重要影响。
1 电除尘工作原理电除尘器的收尘机理是在阴阳极间建立高压静电场，通过气体电离及粉尘荷电达到收尘目的，因而电除尘器在运行过程中将消耗大量电能。
通常情况下，为了使电除尘器的除尘效率尽量高，烟尘排放浓度尽量低，往往工作在火花整定工作方式下，使其运行二次电压尽量接近火花闪络电压，二次电流尽量大。
电除尘工作过程简述为：①施加高电压产生6.4万伏电压的强场，使气体电离，即产生电晕放电；②气体中的悬浮尘粒产生荷电；③荷电尘粒在电场的作用下向电极运动；④荷电尘粒在电场中被捕集。
2 电除尘电源改造理由目前，我国所有燃煤电厂的电除尘器几乎都运行在火花整定工作方式下。
在火花整定状态下虽然能取得较好的除尘效果，但电除尘器运行过程中的电能利用效率很低，大量的电能不是用于收尘，而是被白白浪费掉。
据统计，电除尘器的收尘耗电量约占整台机组发电容量的0.3-0.6%之间。
为了提高电场场强，增强电晕放电效果，需要尽量提高运行电压，直到接近火花闪络电压，以产生尽可能多的自由电子和离子。
这样虽然能够达到提高除尘效率的目的，但是由于实际上产生的大量自由电子和离子中，仅有一小部分用于烟尘荷电，绝大部分自由电子和离子并未与尘粒进行荷电，而是直接从阴极到达阳极极，最终以光能或热能的形式消耗，客观上造成电能的浪费。
另一方面，当烟尘比电阻较高时，运行电压、电流达到一定数值时，电场内将出现反电晕现象。
在反电晕工况下，继续增加运行电压、电流会加深反电晕的程度，导致电除尘器的能耗不断增加，而除尘效率反而大幅下降。
脉冲电源三相电源及恒流源的特点分析近年来，随着国家对环保要求日益严格，电除尘器在工业大气治理方面发挥越来越大的作用，电除尘器电源技术也随之得到了迅猛发展，高压电源由单相工频电源、工频恒流源、三相工频电源、高频电源发展到现在的脉冲电源，每一种高压电源技术在不同时期电除尘器应用中都发挥了重要作用。
但在电除尘器电源提效改造中使用恒流源、三相电源还是使用脉冲电源，一直存在着争议，本文结合电除尘器的工作原理将对这三种电源进行技术层面的比较分析，阐述三种电源在电除尘器应用中各自发挥的作用。
一、电除尘器原理简介及电源的重要作用我国的工业电除尘技术是自上世纪七十年代开始发展，作为一种技术成熟、制作相对简单、运行维护费用低的工业烟气净化设备，长期以来在大气污染治理行业得到最普遍、最广泛的推广和应用。
电除尘器的工作原理主要包括“电离、荷电、捕集、清灰”四个过程。
电除尘器用高压电源做为电离及荷电过程的关键设备，它的主要作用是通过向电场提供直流高压和直流电流，使进入电场的粉尘在荷电后被捕集到极板极线，从而达到清灰的目的。
电除尘器的除尘效率是考量电除尘器性能的最重要的指标，依奇-安德森效率公式，一直是电除尘器的设计公式，至今仍在应用。
该公式揭示了驱进速度与除尘效率之间的关系：η=1-e-fω式中：f (SCA)——A／Q的比值，称为比集尘面积(m2／m3／S)A——收尘极板面积(m2)Q——烟气量(m3／S)ω——驱进速度(m／S)ω≈βV p V ai式中：β—常数；V p—电压峰值；V ai—电压平均值；说明：ω∝V p×V ai驱进速度ω，是电除尘器设计中的一个重要数据，与粒子半径、电场强度平方成正比，与气体黏度成反比。
工程中实际的驱进速度称有效驱进速度，其物理意义不只是反映尘粒向极板运动的速度，而且包括诸如煤灰成分、二次扬尘、气流分布质量、电气条件、本体结构以及其他影响电除尘器性能的各种因素之和，它的大小可评价电除尘器对粉尘的收尘难易程度。
新型高频脉冲电源在静电除尘器中的应用展望（字数5693）关键词高频脉冲技术（HFPC），电除尘器（ESP），门隔离场效应晶体管（IGBT），整流电源。
摘要时至今日，用高频（20-50kHz）脉冲电源产生纯净的直流高压为电除尘器供电，已经是被广泛接受的技术。
此种高压开关电源展现了除尘器新的过程技术。
纯净的直流电压对于ESP性能的改善，其结果已经为ESP业界所了解。
此电源的电路运行频率大大高于电网频率。
其主要优势是减小尺寸（降到常规系统的15%），并且改善了ESP的电源控制。
ESP的能量可以被控制在微秒级，而不再依赖于主频率。
受益于纯净的直流电源，改善了由于过高的空间电荷产生电晕闭塞而导致的ESP高排放。
可以得到更高的次级（kV）平均电压和电流。
同样使用纯净的直流电改善了中、低比电阻，包括湿式电除尘器的排放。
实地测试表明ESP性能改善的实现，包含低和高比电阻粉尘条件。
此外，这个高频电源是三相驱动。
三相负载均衡，功率因数接近于1。
本文介绍此新型ESP电源。
报道了在不同过程条件的ESP中采用纯净高频直流电供电的运行基理，以及在国内外的应用和前景。
电除尘器供电电源的发展历史回顾本文的首要目标是来叙述一种基于高频脉冲（HFPC ）技术的新型ESP电源。
首先就要回顾整流电源的演变历史，梳理静电除尘器供电技术的发展脉络。
常规电源（主频率能量转换器）图1，ESP电源，主频整流器工业应用的ESP运行的是负直流高压。
通常运行电压低于负100kV。
这是由电极间距，以及产生电晕电流所需要电场强度的烟气条件所致。
常规电源（主频率）参见图1。
由一个单相变压器产生高压，经过一个全波整流器，输出一个脉动直流高电压到ESP中由电极组成的高压框架。
这些电极——是放电极和接地的收尘电极，之间相当于一个充电电容。
电晕电流波纹频率两倍于主频率（参见图2）。
此系统有两个明显缺点。
其一，除尘器要获得高的平均电压和电流，就希望运行的峰值电压接近于火花水平处。
电除尘高效节能运行方式的探索摘要：目前排烟温度等工况条件尚未全面提升，仍然有多个企业在减排节能除尘方面未能达到标准。
本文主要介绍利用电除尘进行节能减排的几种新技术，以及如何合理使用先进的电除尘技术以满足减排节能需求。
关键词：电除尘高；高效节能；运行改造引言随着我国经济建设的不断发展，对电力的供应需求也在不断地上升。
因此，目前国内的电煤供应局面相对紧张，而减排节能显得尤为重要，对烟尘排放标准也不断严格化，国内各大火电厂及相关企业所面临的减排除尘压力逐渐上升。
一、电除尘器技术的应用特点1、除尘效率高电除尘器在开始除尘以后，会借助电场的延长来将除尘的速率提高，四个电场是电除尘器的一个特点，如果是常规粉尘状态，能使除尘效率达89%以上；而使用的是5个以上电场除尘器则除尘效率更高。
在除尘器使用到一定时期以后，电极容易出现腐蚀或者老化造成除尘效果不显著。
2、设备具有较小的阻力与较低的能耗设备阻力损失、供电装置、加热保温以及振动电动机是电除尘器能耗的主要部件，主要能耗为阻力损失，占总能耗的较大比重，通常，100～200 Pa是除尘器阻力值，占袋式除尘器的1/4，但因为存在较低的总能耗，并且元件更换不及时也会降低运行总费用。
3、使用范围广通常，电除尘器能够铺集粒径大小为0.2 um，烟气温度为200～300 ℃之间，如果烟气温度参数出现波动则会降低除尘能力，模块化是电除尘器主要结构，大型化装置趋势强。
二、电除尘器实现有效节能的应用1、单个电源控制器的节电在电除尘器中，主要应用交流电，其电压是380V，频率为50Hz，利用可控硅，到达变压器一次侧。
升压之后，将硅整流器的整流输送在电除尘器中，主要的供电控制器件为可控硅，其开与关的时间影响着电能的输送情况，也决定了供电的功率。
一般来说，以除尘器、烟尘的情况为基础，再来调整。
就节电而言，就是对可控硅进行科学管理，控制其关、开的时间，使其达到环保排放的规定，有效的节约电能。
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 Precipitation ——Application and Development Direction of Efficient Energy Saving High Frequency Power Supply Used for Electrostatic PrecipitatorCao Weimin, Wang Qiang, 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 energy 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 emission 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。
工频电源电除尘器 电场工 频整流变压器2 相AC380V50Hz 交流可控硅50Hz直流电场电除尘器直流直流高 频整流变压器3 相AC380V50Hz高频逆变器整 流电 路20k Hz 交流高频电源图1 工频电源与高频电源供电原理图Fig. 1 Schematic of frequency and high frequency power supply3.2 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 of dust collection efficiency and energy consumption between frequency andhigh frequency power supply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2×600MW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2×1000MW，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级检修前后的除尘效率和运行功耗等数据进行了比对测试。
测试结果表明，双方的测试数据一致性较好，不存在明显的差异，测试结果见表三。
表三 #8炉电除尘器A侧一、二电场改造前后除尘效率对比关系表Tab.3 comparison of dust collection efficiency of 1 and 2 electric field of the 8th furnace at A side before and after reconstruction表三给出了8#炉电除尘器A侧改造前和A侧一、二电场改造后在三种不同运行模式下的除尘效率和烟尘排放及功耗对比情况。
