高频逆变电源应用于电除尘器的前景分析
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高频电源在静电除尘器上的应用摘要: 节能减排保护环境和生态平衡是各行各业的重要任务,也是衡量各个企业制造出来的产品性能价格比的重要指标。
目前燃煤电厂传统的电除尘电源及其控制系统已不能满足现代化电厂低能耗、低排放的要求。
贵溪发电有限责任公司(厂)电气专业组织有关技术人员对该情况进行讨论研究,决定保持现有电除尘器本体等基础,对贵溪发电有限责任公司(厂)#5炉双列四室一电场高压电源进行改造换型,提高电除尘电源效率、提高除尘效率,减少排放量,增加节电量。
笔者时任贵溪电厂二期维护部电气技术员,全程主持了此次高频电源改造项目,现将高频电源的原理、功能及改造后的效果编辑整理,以飨读者。
关键词: 电除尘器高频电源燃煤电厂除尘效率一、前言电除尘用高频高压整流设备(简称高频电源)可配套各类除尘设备广泛应用于电力、冶金、建材、轻工、化工等众多行业的烟气粉尘治理,是一种高效除尘、保护环境的重要设备。
高频电源是新一代的绿色电源产品,是我国电除尘器供电技术的一项革命性的突破。
该产品与传统的可控硅控制工频电源相比性能优异明显,具有输出纹波小、平均电压电流高、体积小、重量轻、成套设备集成一体化、转换效率与功率因数高、采用三相电源对电网影响小等多项显著优点,它的研制成功实现了电除尘器配套电源技术水平质的飞跃,对我国环保设备配套电源产品的产业结构调整和优化升级有积极的影响。
二、高频电源应用特点1. 体积小、重量轻,仅为常规电源的几分之一,安装方便,不占空间。
2. 效率与功率因数高,高频电源效率>0.9,功率因数>0.9。
3. 采用三相电源对电网影响小,无缺相损耗,无电网污染。
4. 纯直流供电时,输出电流大,可达工频电源的2倍,输出电压高,可达工频电源的1.3倍(图一),间歇供电时,可有效抑制反电晕现象,实现保效节能,特别适用于高比电阻粉尘工况。
5. 采用串并联混合谐振逆变器有恒流特性,可以有效抑制电场火花的电流冲击,可以更迅速地熄灭火花并且快速恢复电场能量。
浅谈新一代电除尘器电源发展方向——高频电源摘要:随着我国节能减排政策的实施,粉尘排放标准日益严格,我厂进行了电除尘的高频电源改造。
本文以我厂#2机组静电除尘器的高频电源改造为例,介绍了高频电源的工作原理、结构、特点,同时对静电除尘器供电电源的发展方向进行了探讨。
关键词:节能减排电除尘器高频电源随着环境和资源问题的日渐突出,节能减排已成为我国的基本国策,正日益受到全社会的关注。
随着新修订的《火电厂大气污染物排放标准》开始实施,粉尘排放浓度限值已由50 mg/m3下调至30 mg/m3。
面对“越绷越紧”的约束性指标,如何提高除尘效率并降低能耗,已成为火电行业环保领域的工作重点。
以我厂#2机组静电除尘高频电源改造为例,在保证除尘效率的前提下,节电率可最高可达80%以上,平均节电超过60%,达到了节能减排的目的。
1 我厂的电除尘高频电源改造及高频电源的基本原理改造前我厂两台600 MW机组均是采用福建龙净环保股份有限公司的2BEL459/2-4静电除尘器,一台炉分四个电场配16台高压硅整流设备,一电场容量1.6 A/66 kV,二、三、四电场容量1.8 A/72 kV。
改造后:采用将阿尔斯通的4台高频电源SIR IV(1700 mA/70 kV)安装在第一级电场,在后三级电场保留原有的12台整流变采用阿尔斯通的EPIC III控制器进行控制。
通过此次改造,起到了很好的节能减排的作用,提高了电除尘的可靠性、稳定性,从而大大减少设备损耗,延长设备使用寿命,减少设备维护量,降低设备维护费用。
据统计,在保证除尘效率的前提下,节电率可最高可达80%以上,平均节电超过60%。
高频电源即高频开关式一体化电源,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 ms,脉冲频率在20~50 kHz。
高频电源控制方式灵活多样,可根据电除尘器运行工况选择最合适的电压波形,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。
2024年高频变压器市场前景分析简介高频变压器是一种用于将电能从一个电路传递到另一个电路、同时改变电压或电流的电子器件。
它广泛应用于电子设备、通信设备、电力系统和工业自动化等领域。
本文将对高频变压器市场的前景进行分析。
市场规模根据市场研究机构的数据,高频变压器市场的规模正在迅速增长。
这主要归因于以下几个方面的原因:1.高频变压器在电子设备中的应用越来越广泛。
随着电子产品的日益普及,高频变压器的需求也不断增加。
它被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式设备中。
2.通信设备的快速发展对高频变压器市场的需求有很大影响。
随着5G技术的商用化,通信设备的需求急剧增加,从而带动了高频变压器的需求增长。
3.工业自动化的推进也对高频变压器市场的发展产生积极影响。
随着工业自动化程度的不断提高,对高频变压器的需求也在增加。
高频变压器在工业机器人、自动控制系统等方面有着重要应用。
1.小型化趋势:随着电子设备的迅速更新换代,对高频变压器的尺寸要求越来越小。
为了适应这一需求,制造商正致力于开发更小型的高频变压器,以提高集成度和便携性。
2.高效能要求:随着能源资源的稀缺和环境保护意识的提高,高频变压器的能效要求也越来越高。
制造商正不断研发新技术,以改善高频变压器的能效,并减少能量损耗。
3.智能化趋势:随着物联网和人工智能技术的发展,高频变压器正逐渐向智能化方向发展。
智能高频变压器可以根据实际工作情况进行自动调节,提高效率和可靠性。
市场挑战尽管高频变压器市场发展势头良好,但仍面临一些挑战:1.技术发展限制:高频变压器市场需要不断更新和创新的技术。
然而,高频变压器的设计和制造技术相对复杂,制约了新技术的应用。
2.市场竞争激烈:高频变压器市场竞争激烈,主要生产商在技术、品质和价格上展开竞争。
制造商需要不断提升产品质量和技术水平,以保持竞争优势。
3.成本压力:高频变压器制造需要高投入和成本,因此制造商需要寻求效率和成本的平衡。
引言高频电源电除尘器是一种用于工业环境中的尘埃处理设备,通过利用高频电源技术来产生高电压电场,有效地去除空气中的粉尘颗粒。
本文将介绍一种基于高频电源的电除尘器方案,并对其原理、设计要点以及优势进行详细阐述。
方案原理高频电源电除尘器的工作原理基于电场力对粉尘颗粒的作用。
具体而言,该方案将高频电源与电极结构相结合,形成一个高电压的电场。
当带电颗粒颗粒通过电极结构时,电场力将作用在其上,使其获得电荷并沉积在集尘极上。
通过这种方式,空气中的粉尘颗粒可以被有效地去除。
设计要点1. 高频电源选择选择合适的高频电源对电除尘器的性能至关重要。
一般来说,高频电源需要具备稳定的输出电压和频率,以确保电场的稳定性。
在选择高频电源时,应考虑其输出电压范围、输出功率、波形稳定性等因素,以满足电除尘器的工作要求。
2. 电极结构设计电极结构是电除尘器中的关键组成部分。
其设计需要考虑电场分布均匀性、电场强度和集尘效率等因素。
为了实现均匀的电场分布,可以采用多级电极结构,通过调整电极间距和形状等参数来优化电场效果。
3. 收集系统设计收集系统用于收集沉积在集尘极上的粉尘颗粒。
设计收集系统时,应考虑到粉尘的容积和密度,以确定合适的收集容量和排放方式。
此外,还应考虑清理集尘极的周期和方式,以确保电除尘器的长期稳定运行。
优势分析相比传统的机械除尘方式,高频电源电除尘器方案具有以下优势:•高效性能:电除尘器能够高效地去除细小的粉尘颗粒,提高空气质量和工作环境的舒适度。
•节能环保:与传统机械除尘方式相比,电除尘器不需要额外的能源输入,减少能源浪费,并且不会产生二次污染。
•自动化控制:通过合理的控制系统设计,电除尘器可以实现自动运行和远程监控,提高操作的便捷性和效率。
•维护简单:电除尘器的维护工作相对简单,只需定期清理集尘极和检查关键组件,有效降低维护成本和工作量。
结论高频电源电除尘器方案是一种高效、节能、环保的尘埃处理设备。
通过合理的设计和优化,可以实现稳定的电场清除效果,为工业环境中的粉尘处理提供可靠的解决方案。
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。
电除尘中的高频电源介绍我国电除尘电源设备技术是随着电除尘器本体的设计、制造技术的发展而发展的。
同时也是电除尘器比不可少的一个设备,因此发展电除尘电源设备技术在电除尘器领域中也有着极其重要的意义。
电除尘器供电装置的性能对除尘效率影响极大。
一般来说,在其他条件相同的情况下,电除尘器的除尘效率取决于粉尘的驱进速度,而驱进速度是随着荷电电场强度和收尘电场强度的提高而增大的。
要获得最高的除尘效率,需要尽可能地增大驱进速度,也就是需要尽可能地提高除尘器的电场强度。
电场强度完全取决于供电装置,也就是通常所说的电源。
对电除尘器供电装置的要求是:在除尘器工况变化时,供电装置能快速地适应其变化,自动地调节输出电压和电流,使电除尘器在较高的电压和电流状态下运行;另外,电除尘器一旦发生故障,供电装置应能提供必要的保护,对闪络、拉弧和过流信号能快速鉴别和作出反应。
一、工作原理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形成高频脉动电流送除尘器,其事情频率在20kHz摆布。
如图1所示。
图1高频电源电路原理图高频电源的供电电流由一系列窄脉冲组成,其脉冲幅度、宽度及频率均能够调整,能够给电除尘器提供各种电压波形,控制方式灵活,因而能够根据电除尘器的工况提供最符合的电压波形,提高电除尘器的除尘效率,提高供电效率,节约电能。
高频电源电路原理功用分解如图2所示。
图2高频电源电路原理图功能分解图大量的工程实例证明,基于脉冲工作的高频电源在提高除尘效率、节约能耗方面,具有非常显著的效果,而高频电源工作在纯直流方式下,可以提高荷电性能,提高除尘效率。
高频电源现在已经大规模的用在各个型式的电除尘器设计中。
电除尘器配用高频电源,强化了前电场荷电效果和后电场捕捉细微粉尘的能力,在提高除尘效率的同时实现大幅节能的目的。
二、技术特点1、高频电源在纯直流供电方式下,能够使其供给电场内的均匀电压比工频电源供给的电压提高25%~30%,大幅提高电晕电流,增大了电晕功率的输入,可使烟尘排放降低约30%~50%。
高频逆变电源应用于电除尘器的前景分析
摘要:旧式的电除尘器已经很难达到新的粉尘排放标准,但是设备的更新换代需要大量的资金,如何达到更佳的性价比就成为了人们关注的焦点。
研究发现,将电除尘器电源的工频电源更换成高频逆变电源可以大大提高除尘效率,具有很高的性价比,有很好的应用前景。
关键词:高频逆变;电除尘;电源优化;节能减排
Abstract: It has been difficult for the old ESP to meet the new dust emission standards, but the update of the equipment costs a lot of money, therefore, how to reach a higher cost performance becomes the focus of attention . After researches we found that the replacement of the industrial frequency power with the high-frequency inverter of the ESP power can greatly improve the collection efficiency, with a high cost performance and a good prospect of application.
Key words: high-frequency inverter; ESP; power optimization; energy saving and emission reduction
0 引言
电除尘器(ESP)是利用电力将气体中的粉尘分离出来,从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量,这是改善环境污染,提高空气质量的重要环保设备。
在我国,各类发电厂,燃煤锅炉,碱回收锅炉,水泥厂,垃圾发电厂,以及有色冶金工业、钢铁工业等行业,都不可缺少地需要配备电除尘器。
它具有除尘效率高、阻力损失小、耐高温、烟气处理量大、操作自动化程度高等特点,应用广泛。
我国的煤炭消耗占总体能源消费的60%以上,由此引起的烟尘和SO2污染日趋严重。
上个世纪80-90年代投用的电除尘器因为设计时环保要求不高,设计余地不大,急需更新换代。
电除尘器供电电源是电除尘系统的关键设备,也是重要的能耗设备。
提升电除尘设备供电电源的效率就成为了提高电除尘器效率,达到国家环保的新标准的最有效手段。
1 高频逆变电源原理及特点
高频逆变电源电除尘器的核心思想是把三相工频电转变成直流电,然后再利用现代电力电子技术将直流电逆变成高频交流加以控制,高频逆变的拓扑形式如图1所示:
图1 高频逆变电除尘电源框图
其主要特点是:(l)三相整流器把三相交流电转换成直流电,逆变器再把直流电压转换成高频交变的方波,这种方式在控制上具有很大的灵活性,主要体现在逆变器可以采用PWM(pulse width modulation)、PS-PWM(phase-shift pulse width modulation)、PDM(pulse density modulation)和PFM(pulse frequency modulation)等多种控制方式或多种控制方式的组合。
由于采用了高频控制,输出电压的纹波小,系统的动态响应速度快,从而显著地提高了除尘效率。
另外,由于控制方式的灵活性,高频逆变电除尘电源可以产生特定的高压输出波形,以适应不同的除尘工况。
(2)逆变器高频交变方波的输出形式使得升压变压器同时可为高频变压器。
在保持升压比不变的情况下,高频变压器的高、低压绕组匝数相比于工频变压器明显减少。
变压器体积的明显减小,相应制作变压器的原材料,如缠绕变压器的铜、制作油箱的铁、绝缘用的油等材料的使用都会大幅度减少。
高频电除尘电源的重量只有传统工频电除尘电源的1/5左右。
(3)与传统的可控硅工频相控电除尘电源相比,高频逆变电除尘电源应用了全控型功率器件IGBT,开关速度快,电除尘器发生闪络时能够立即关断。
高频逆变电除尘电源的上述特点使其具有比工频电除尘电源更加优越的性能。
传统工频电除尘电源的功率因数约为0.7,效率约为75%;而高频逆变电除尘电源的功率因数达0.9以上,效率可高达95%以上,节能效果非常明显。
2 高频逆变电除尘器的先进性分析
2.1典型稳态输出波形对比
电源的输出电压和电流越大,除尘效率越高。
而电除尘器工作电压受闪络电压限制存在上限值,因此,在相同闪络电压下,电除尘电源输出电流越大,除尘效率将越高。
图2是稳态工作时高频逆变电除尘电源与工频电除尘电源的典型波形对比图。
图2 稳态时高频逆变和传统工频典型波形对比
由图可见,工频电除尘电源输出电压具有较大的纹波,当闪络电压为约80kV 时,平均输出电压约为60kV,只有闪络电压的75%。
而高频电除尘电源输出电压较平稳,接近闪络电压。
因此,高频逆变电除尘电源具有比工频电源更大的输出电流能力,除尘效率更高。
2.2动态输出波形对比
高频逆变电除尘电源不仅在稳态时具有突出优点,动态性能同样优异。
图3为高频逆变电除尘电源和工频电除尘电源在电除尘器发生闪络和重新启动时的
典型对比波形。
从上图中可以看出,当闪络发生时,两者的输出电压都迅速下降,不同的是高频逆变电除尘电源能够迅速响应,封锁电源输出,所以输出电流也随之迅速下降至零。
而工频电除尘电源由于不能立即关断晶闸管,导致输出电流存在较大过流,且要经过很长时间才逐渐下降至零,在这个过程中,大量能量消耗在电除尘器中,并给电源造成很大冲击。
从图3中还可以得出结论,高频逆变电除尘电源闪络持续时间短,经过较短的退电离时间,系统就可以再次重新启动;而工频电除尘电源由于闪络持续时间长,火花放电严重,电除尘器产生了大量的空间电荷,所以需要经过较长的退电离时间,系统才可以重新启动。
当系统重新启动时,由于高频逆变电除尘电源的响应速度快,因此输出电压能够迅速达到预定电压,而工频电除尘电源则需要多个工频周期后才能达到。
上述两点表明,高频逆变电除尘电源的有效除尘时间将高于工频电除尘电源,除尘效率更高。
3 高频电源的应用实例
表1给出了各种工业应用采用高频电除尘电源后,粉尘排放量相对于传统工频电除尘电源下降的现场数据[9]。
表1 各种工业采用高频电除尘电源后排放量下降数据
应用场合地点安装高频电除尘电源装置数量(台)排放量减少比例
燃煤锅炉世界各地195 ~60%
碱回收炉Baltic,Canada,South America 143 40-60%
湿式电除尘器世界各地103 40-85%
水泥和石灰Europe 95 ~75%
垃圾Japan,Europe 51 20-50%
生物锅炉Baltic 121 10-40%
玻璃制造USA, Europe 52 ~60%
从表1可见,高频电除尘电源在减小粉尘排放量上的效果显著,平均可高达50%左右。
4 总结
从本文的研究可以看出,高频电源在电除尘器上的使用具有很大的应用空间。
高频电源不但可以大大降低电除尘电气设备的电耗,对企业节能减排和应对排放新标准都能起到极大作用。
而且高频电源的改造性价比高,对于不方便大规模更换电除尘设备的企业有着很大的吸引力。
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现任职于公司,长期从事环保管理和企业污染防治技术研究。