高 峰

（廣東國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司，廣東 臺(tái)山 529228）

作為主要的用煤大戶，火電行業(yè)承擔(dān)著巨大的節(jié)能減排壓力。隨著電力環(huán)保技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和世界各國(guó)對(duì)大氣環(huán)境的關(guān)注，2014年7月1日開始實(shí)施的新版《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的燃煤電廠煙塵排放濃度已降低到20mg/ Nm3，這對(duì)我國(guó)燃煤電廠中廣泛采用的電除塵器帶來了挑戰(zhàn)。另一方面，面對(duì)日益迫切的國(guó)際國(guó)內(nèi)碳減排壓力，減少工業(yè)生產(chǎn)過程中的能耗被認(rèn)為是當(dāng)前最為根本的途徑，急需充分開發(fā)并利用一切具有節(jié)能潛力的生產(chǎn)環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。電除塵器高頻電源的成功開發(fā)及推廣應(yīng)用對(duì)我國(guó)落實(shí)節(jié)能減排具有重要意義。

1 電除塵原理及高頻電源特點(diǎn)

1.1 電除塵基礎(chǔ)理論

電除塵器的基本工作原理（圖1）是電場(chǎng)中陰極（負(fù)極）被施加脈動(dòng)直流負(fù)高壓，與接地的陽極（正極）之間建立不均勻的電場(chǎng)，發(fā)生電暈放電后產(chǎn)生大量自由電子和正離子；當(dāng)含塵煙氣通過電場(chǎng)時(shí)，負(fù)離子附著在塵粒上，荷電塵粒在電場(chǎng)力作用下向電極運(yùn)動(dòng)并被捕集，粉塵沉集到一定厚度以后用機(jī)械振打方法將其振入下部灰斗。主要可分為氣體的電離、粉塵荷電、荷電粉塵的收集以及清理四個(gè)過程。

1.2 高頻電源原理及特點(diǎn)

高頻電源是把三相工頻電源通過整流形成直流電，通過逆變電路形成高頻交流電，再經(jīng)過整流變壓器升壓整流后，形成高頻脈動(dòng)電流送除塵器，其工作頻率可達(dá)到2O～50 kHz。高頻電源采用三相電源平衡輸入，對(duì)電網(wǎng)無污染，無缺相損耗，屬于綠色電源。效率與功率因數(shù)高，效率通和功率因數(shù)通常大于 93%，比工頻電源節(jié)能20%以上。與工頻50Hz高壓電源相比，高頻電源具有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）高頻電源能提供更高的輸出電壓，通常工頻電源最高電壓可達(dá)66kV，而高頻電源電壓可達(dá)工頻電源的1.3倍達(dá)到72kV，如圖2。

（2）高頻電源能提供更大的輸出電流，可達(dá)工頻電源的2倍。

（3）高頻電源可有效增大電暈功率，提高除塵效率。

（4）工況適應(yīng)性強(qiáng)，針對(duì)各種工況可提供最合適的電壓波形。

（5）火花控制特性好，高頻電源能在30us內(nèi)迅速熄滅火花，快速恢復(fù)電場(chǎng)電壓。高頻電源紋波系數(shù)小于3%，不易觸發(fā)火花。甚至有時(shí)它的電壓波形幾乎為一條直線，提供了幾乎無波動(dòng)的直流輸出，這使得電除塵器能夠以次火花發(fā)生點(diǎn)電壓運(yùn)行，從而提高了電除塵器的供電電壓和電流，增大了電暈功率的輸入，提高了電除塵器的效率。而工頻電源35%- 45%的紋波系數(shù)，其峰值電壓在電場(chǎng)中較容易觸發(fā)火花，極大地限制了加在電極上的平均電壓。

2 高頻電源改造應(yīng)用

2.1 基本情況

廣東臺(tái)山電廠已投產(chǎn)的6、7號(hào)兩臺(tái)1000WM燃煤發(fā)電機(jī)組靜電除塵設(shè)備是由福建龍凈環(huán)保公司生產(chǎn)的BE型雙室四電場(chǎng)除塵器，每臺(tái)爐配兩臺(tái)除塵器，三室四電場(chǎng)結(jié)構(gòu)。一、二電場(chǎng)配置12臺(tái) GGAJ02K–1.8 A/66 kV高壓工頻電源，三、四電場(chǎng)配置12臺(tái)GGAJ02K–1.4 A/66 kV高壓工頻電源，設(shè)備廠家保證的除塵效率為99.6%，實(shí)際運(yùn)行中煙囪出口粉塵排放濃度為20mg/Nm3～40mg/ Nm3，已不滿足2014年7月1日開始實(shí)施的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 對(duì)重點(diǎn)地區(qū)煙塵排放濃度限20mg/Nm3的要求。

2.2 改造方案

一臺(tái)除塵器的性能如何，首、末電場(chǎng)的性能最為重要。除塵效率隨總集塵面積呈指數(shù)規(guī)律變化，前電場(chǎng)收塵量貢獻(xiàn)最大，除塵效率通常為80%左右，收集大部分粉塵顆粒，且其顆粒較粗；末電場(chǎng)對(duì)于提高捕捉高比電阻粉塵、細(xì)微粉塵的能力，防止二次揚(yáng)塵，滿足低排放要求極為關(guān)鍵。綜合考慮除塵原理、本體結(jié)構(gòu)、電源選型、設(shè)備容量等因素，同時(shí)為有效節(jié)約投資，將原電除塵器的一電場(chǎng)6臺(tái)工頻電源改造為GGYAJ-1.6A/72kV高頻電源，將原電除塵器的四電場(chǎng)6臺(tái)工頻電源改造為GGYAJ-1.2A/72kV高頻電源的電源。

2.2 簡(jiǎn)要施工過程

廣東臺(tái)山電廠利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)進(jìn)行改造施工，整個(gè)安裝工期約20天左右（也可結(jié)合機(jī)組自身檢修工期合理安排時(shí)間進(jìn)行實(shí)施）。施工簡(jiǎn)要過程如下：（1）拆除電除塵器頂部第1、第4電場(chǎng)的工頻整流變壓器共12臺(tái)，保留隔離刀閘柜，本體設(shè)備保持不變。（2）安裝電除塵器第1、第4電場(chǎng)的12臺(tái)高頻電源于電除塵器頂部。（3）拆除原有電除塵第1、第4場(chǎng)的高壓控制柜，保留原柜體外殼和母線（4）利用原高壓控制柜改造成向高頻電源一體柜供電的380V低壓電源柜，將兩相380V動(dòng)力電源改為三相380V動(dòng)力電源，可有效利用原兩相動(dòng)力電纜，以節(jié)約投資。（5）重新敷設(shè)動(dòng)力、控制及通訊電纜及接線。

3 改造效果分析

3.1 減排指標(biāo)分析

改造后，經(jīng)廠家技術(shù)人員的精心調(diào)試，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠。為了檢驗(yàn)改造成果，廣東省電科院對(duì)除塵器電源改造前后除塵器出口粉塵排放進(jìn)行了對(duì)比性能測(cè)試（測(cè)試期間機(jī)組負(fù)荷維持在950MW～1000WM），測(cè)試結(jié)果如表1。

通過測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，6號(hào)爐在高頻電源改造后，除塵器效率由99.65%提升到99.782%，除塵器出口排放由29.80 mg/Nm3降低到25.49mg/Nm3，提效效果明顯。

表1 改造前后粉塵排放的測(cè)試數(shù)

圖3 改造前后電除塵器用電量

3.2 效益指標(biāo)分析

取改造前后一周時(shí)間內(nèi)6kV除塵變耗電量進(jìn)行對(duì)比（圖3），6號(hào)機(jī)電除塵器每日用電由21000kWh下降至約17500kWh，核算6號(hào)機(jī)除塵器日均能耗約700 kWh。按百萬機(jī)組每年運(yùn)行300天計(jì)算，每年至少可節(jié)約電量100萬kW.h。

4 改造過程中發(fā)生問題

4.1 二次揚(yáng)塵問題

在高頻電源調(diào)試初期，除塵器出口粉塵排放呈現(xiàn)間歇性突升現(xiàn)象，尤其在機(jī)組快速升負(fù)荷、高負(fù)荷時(shí)粉塵排放有短時(shí)超標(biāo)現(xiàn)象，經(jīng)分析是由于振打器振打參數(shù)設(shè)置不合理導(dǎo)致的二次揚(yáng)塵。為有效弱化振打系統(tǒng)對(duì)除塵器出口排放的影響，采取了以下方法：1）優(yōu)化斷電振打工作時(shí)序，采用普通斷電振打和增強(qiáng)型斷電振打相結(jié)合，防止在白天高負(fù)荷時(shí)由于斷電振打而影響除塵效率。2）振打器振打工作參數(shù)設(shè)置過短容易使粉塵產(chǎn)生二次飛揚(yáng)，振打工作參數(shù)設(shè)置過長(zhǎng)會(huì)影響收塵效果。優(yōu)化調(diào)整振打時(shí)序，合理設(shè)置各電場(chǎng)振打參數(shù)，弱化末電場(chǎng)振打時(shí)二次揚(yáng)塵的影響，避免末電場(chǎng)2個(gè)以上電場(chǎng)的陽極同時(shí)振打造成的粉塵排放突增。通過以上調(diào)整，除塵器出口粉塵排放趨于平穩(wěn)。

4.2 除塵器內(nèi)部缺陷

在高頻電源改造后，出現(xiàn)A列一室一電場(chǎng)在運(yùn)行中出現(xiàn)嚴(yán)重閃絡(luò)（火花率150～200次/分鐘），電壓在0～20kV反復(fù)波動(dòng)，電流在0～100mA波動(dòng)；A列三室一電場(chǎng)高頻電源火花率130～180次/分鐘，二次電壓在0～50kV，電流在0～100mA波動(dòng)。經(jīng)檢查確認(rèn)電氣設(shè)備正常，屬于除塵器內(nèi)部故障導(dǎo)致高頻閃絡(luò)。

利用機(jī)組臨停機(jī)會(huì)對(duì)除塵器內(nèi)部進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)：A列一室一電場(chǎng)有一極線彎曲，A列三室一電場(chǎng)有基建期間遺留導(dǎo)線脫落，使得兩電場(chǎng)電氣間距變小，導(dǎo)致運(yùn)行中兩電場(chǎng)閃絡(luò)嚴(yán)重，無法正常建立電壓。由于高頻電源改造后設(shè)備運(yùn)行電壓升高，其峰值電壓可達(dá)到100kV，使得高頻電源對(duì)除塵器內(nèi)部異常反應(yīng)更為靈敏。一旦除塵器內(nèi)部出現(xiàn)故障，在機(jī)組運(yùn)行期間無法進(jìn)行隔離處理，所以利用停機(jī)檢修期間應(yīng)加強(qiáng)對(duì)除塵器內(nèi)部的檢查工作，防止某臺(tái)整流變退出運(yùn)行而影響整臺(tái)除塵器除塵效率。

結(jié)語

綜上所述，電除塵器高頻電源的應(yīng)用對(duì)火力燃煤發(fā)電廠節(jié)能減排具有重要意義，不僅能滿足新的煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)要求，而且能實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果。在原有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行的設(shè)備改造升級(jí)可有效提升除塵器除塵效率，可使除塵器出口排放濃度降低30%以上，節(jié)電20%以上，每年可獲得補(bǔ)償電價(jià)1000萬元。

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[4]中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[G].2011：3

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB/T13931-2002電除塵器性能測(cè)試方法[G].2002：7.