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摘 要： 摘要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)于環(huán)境保護(hù)也越來(lái)越重視，電除塵器是為力發(fā)電廠排放煙氣粉塵所用的主要設(shè)備。靜電除塵控制技術(shù)既具有完備的控制理念，又具有成熟的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從而使節(jié)能環(huán)保和安全穩(wěn)定應(yīng)用的要求得以有效地實(shí)現(xiàn)。無(wú)論從制造工藝和設(shè)計(jì)理
摘要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)于環(huán)境保護(hù)也越來(lái)越重視，電除塵器是為力發(fā)電廠排放煙氣粉塵所用的主要設(shè)備。靜電除塵控制技術(shù)既具有完備的控制理念，又具有成熟的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從而使節(jié)能環(huán)保和安全穩(wěn)定應(yīng)用的要求得以有效地實(shí)現(xiàn)。無(wú)論從制造工藝和設(shè)計(jì)理念方面，還是有效排放煙氣粉塵等相關(guān)方面，靜電除塵控制技術(shù)都是火力發(fā)電廠排放煙氣粉塵的最佳設(shè)備。
關(guān)鍵詞:節(jié)能電源控制技術(shù),電除塵器,應(yīng)用
綜合論證和分析了電除塵器主流的節(jié)能技術(shù)，有效運(yùn)用除塵器先進(jìn)電源控制和優(yōu)化產(chǎn)品的運(yùn)行方式，除塵器有效節(jié)能的作用才能充分地發(fā)揮出來(lái)。運(yùn)用高頻電源技術(shù)，使電除塵器節(jié)能減排的目的得以實(shí)現(xiàn)。[1]
一、電除塵器的節(jié)能技術(shù)
(一)電除塵器電源控制技術(shù)
高壓控制柜和高壓電源微機(jī)控制器以及高壓整流變壓器等各種相關(guān)部件共同構(gòu)成了電除塵高壓控制系統(tǒng)。將直流高壓和直流電流提供給電除塵器電場(chǎng)，是電除塵器高壓控制系統(tǒng)的主要作用，將粉塵收集的電場(chǎng)力和煙氣粉塵荷電電荷進(jìn)行有效地提供，從而使收塵目的得以有效地實(shí)現(xiàn)。
1.除塵器電源控制技術(shù)的發(fā)展
第一階段，火力發(fā)電廠剛開(kāi)始應(yīng)用電除塵器的第一代產(chǎn)品，主要運(yùn)用的是恒流供電控制技術(shù)。恒流供電控制技術(shù)為傳統(tǒng)恒定供電，只是在電場(chǎng)內(nèi)部火花放電收塵時(shí)都普遍存在一些缺點(diǎn)，例如二次電流偏大、電場(chǎng)內(nèi)高電壓運(yùn)行無(wú)法維持、以及整流變壓器近似于滿負(fù)荷工作等缺點(diǎn)，致使收塵作用沒(méi)有充分地發(fā)揮出來(lái)，效果不佳，除塵器電源控制技術(shù)已經(jīng)被淘汰。
第二階段，隨著人們的環(huán)保意識(shí)不斷提高，電除塵電源控制技術(shù)也在不斷發(fā)展，第二代電除塵電源控制器DJ-96型產(chǎn)品于1996年起開(kāi)始使用。此產(chǎn)品已經(jīng)將控制器進(jìn)行調(diào)整和更新，在高阻抗整流變壓器上，有效使用了間歇供電的方式。DJ96型控制器以第一代控制器產(chǎn)品為基礎(chǔ)，不但實(shí)現(xiàn)了鎖定電壓功能，還實(shí)現(xiàn)了整流變壓器供電電流鎖定功能。
同時(shí)，還新增了一些低壓設(shè)備集中控制功能，例如，加熱和振打等。第二代控制器產(chǎn)品，主要運(yùn)用強(qiáng)制間歇方式供電，來(lái)進(jìn)行節(jié)能，該方式節(jié)能效果比較好，但是較大地沖擊了整流變壓器，有損設(shè)備，所以沒(méi)有得到廣泛地應(yīng)用和推廣。[2]
第三階段，伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，火力發(fā)電廠提出了節(jié)能控制的需求。2003年以后，我國(guó)開(kāi)始廣泛使用脈沖供電技術(shù)。脈沖供電技術(shù)的初期應(yīng)用，主要是有效運(yùn)用整流變壓器的輸出脈沖間隔來(lái)進(jìn)行節(jié)能，以使電流波形成鋸齒波或正弦半波，再運(yùn)用降壓振打功能進(jìn)行有效地配合，從而達(dá)到了有效節(jié)能的效果。2005年開(kāi)始，脈沖供電技術(shù)經(jīng)歷了2次升級(jí)更新。第一次升級(jí)，將脈沖供電方式的幅度比和占空比參數(shù)設(shè)定得以有效地實(shí)現(xiàn);第二次升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了全工況自動(dòng)跟蹤脈沖供電的控制方式，在當(dāng)時(shí)該方式比較成熟，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。[3]
2.分析電除塵高壓控制技術(shù)的對(duì)比
靜電除塵電源控制技術(shù)，將高效節(jié)能有效地得以實(shí)現(xiàn)的主流方式為三種模式。其一，將脈沖供電方式進(jìn)行具體設(shè)定，脈沖供電幅度比和占空比參數(shù)進(jìn)行有效地調(diào)整;其二，將脈沖供電方式的幅度比和占空比參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化，可以根據(jù)工況變化自動(dòng)調(diào)節(jié);其三，全工況自動(dòng)跟蹤的脈沖供電控制方式，該方式與傳統(tǒng)控制手段進(jìn)行比較，節(jié)能較果非常明顯。
(二)高頻電源節(jié)能技術(shù)
1.高頻電源
高頻電源是一種脈沖電源，輸出頻率可以進(jìn)行變化，通常輸出頻率為20～50kHz，可以按需設(shè)定。高頻電源能夠?qū)⒚}沖幅度大且穩(wěn)定的直流電壓提供給電除塵器。對(duì)于各種特定的工況，都能夠?qū)⒈容^適合的電壓波形進(jìn)行有效地提供，很大程度上提升了除塵效率。與工頻電源控制的高壓輸出比較，高頻電源進(jìn)行供電時(shí)，輸出的電壓紋波<5%，比工頻電源35%～45%紋波百分比要小很多。同時(shí)，該方式在電場(chǎng)閃絡(luò)時(shí)的電壓相對(duì)也很高，平均運(yùn)行的電壓是工頻電源的1.3倍，運(yùn)行電流是工頻電流的2倍。
在同樣的電場(chǎng)里，高頻電源能夠功率輸出進(jìn)行更有效地使用，使收塵效果能夠充分地發(fā)揮出來(lái)。高頻電源間歇進(jìn)行供電時(shí)，針對(duì)電暈現(xiàn)象的出現(xiàn)，能夠有效地進(jìn)行控制，從而保效節(jié)能得以實(shí)現(xiàn)，對(duì)于高比電阻粉塵工況采用高頻電源間歇非常適合。電除塵器電場(chǎng)內(nèi)的工況變化比較特殊，高頻電源能夠?qū)㈤W絡(luò)后恢復(fù)電壓快和控制性能靈敏，以及保護(hù)功能健全等優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。[4]
2.高頻電源的技術(shù)特點(diǎn)
高頻電源運(yùn)用的逆變器是混合諧振拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)功率器件，理論上開(kāi)關(guān)損耗為零，能夠?qū)㈦妶?chǎng)火花電流的沖擊進(jìn)行有效控制。該技術(shù)方式不但能夠盡快地將火花熄滅，還能夠?qū)㈦妶?chǎng)能量盡快恢復(fù)，從而使抑制短路沖擊和持續(xù)火花放電的要求得以滿足。高頻電源對(duì)于負(fù)載工況的大范圍變化適應(yīng)性較強(qiáng)，相較工頻電源，相同工況下的除塵效率有所提升。
同時(shí)，高頻電源在輸出短路時(shí)的限流能力也很強(qiáng)，能夠有效提升系統(tǒng)可靠性，非常適用電場(chǎng)頻繁的火花沖擊，甚至短路的工況條件。高頻電源的微機(jī)控制器主要采用單片機(jī)作為核心。控制和檢測(cè)火花時(shí)，運(yùn)用的都是全新的硬件檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)各種火花都非�？煽�，捕捉微弱火花的精度非常高。還能夠保證電場(chǎng)頻繁閃絡(luò)時(shí)，可以及時(shí)抑制輸出電流對(duì)負(fù)載的沖擊，電場(chǎng)閃絡(luò)后電壓恢復(fù)快，功率損耗低。
高頻電源主要有兩種供電控制方式:間歇供電和直流供電，間歇供電能夠?qū)⒏鞣N合適的電壓波形提供給各種特定的運(yùn)行工況，對(duì)于高比電阻粉塵和前級(jí)電場(chǎng)非常適用，能夠有效抑制反電暈現(xiàn)象的發(fā)生;直流供電利用調(diào)頻方式進(jìn)行調(diào)壓，從而實(shí)現(xiàn)理論上的開(kāi)關(guān)零損耗。高頻電源重量輕體積小，采用三相電源供電，相較工頻電源無(wú)缺相，節(jié)能20%以上。高頻電源設(shè)備的功率和效率因數(shù)都比較高，一般效率和功率因數(shù)都>93%，屬于綠色電源。
3.高頻電源與工頻電源對(duì)比
參數(shù)相同的條件下，相對(duì)于工頻電源，高頻電源具有很大的優(yōu)勢(shì)。高頻電源輸出電壓與工頻電源電壓峰值基本相近，但是高頻電源能夠更高地輸出平均電壓，是工頻電源的1.3倍，將其提供給電廠;同時(shí)，高頻電源能夠提供更大的輸出電流，是工頻電源的2倍，使電暈功率增大，從而有效地提高除塵效率。通過(guò)分析和研究我們可以知道，與傳統(tǒng)可控硅控制的工頻電源相比，高頻電源的性能更加優(yōu)越。
既有平均電流電壓高、輸出紋波小和重量輕體積小的特點(diǎn)，也有成套設(shè)備集成一體化的優(yōu)點(diǎn)，此外，高頻電源對(duì)于高比電阻的粉塵具有更寬的調(diào)節(jié)范圍和更窄的脈沖，使除塵效率有效地提升。無(wú)論是功率因數(shù)，還是設(shè)備效率，都能夠達(dá)到93%以上。高頻電源運(yùn)用的是三相電源，具有負(fù)載平衡等許多優(yōu)點(diǎn)，既能使電除塵器配套電源控制產(chǎn)品的整體水平得以提升，又能拓展電除塵器適應(yīng)的工況范圍。在除塵效率同等的條件下，高頻電源相比工頻電源，節(jié)能在20%以上。
二、改造電除塵器控制系統(tǒng)成功的案例
(一)分析國(guó)華寧電
4#機(jī)組電除塵器應(yīng)用的效果2012年4月，國(guó)華寧電對(duì)其4#機(jī)組電除塵器進(jìn)行了節(jié)能改造。改造內(nèi)容:更換電源控制器為ALSTOM的EPICⅢ的控制系統(tǒng)，將高壓控制柜內(nèi)可控硅等器件進(jìn)行了更換。同時(shí)，保留了原高壓控制柜殼體和低壓系統(tǒng)的振打、加熱PLC程控柜和設(shè)備柜，更新了上位機(jī)配套監(jiān)控軟件系統(tǒng)，電除塵出口煙氣濁度儀也進(jìn)行了更換。
(二)分析國(guó)華臺(tái)電
4#機(jī)組電除塵器的應(yīng)用效果2012年5月，國(guó)華臺(tái)電4#機(jī)組電除塵器的電控系統(tǒng)節(jié)能改造完畢。改造內(nèi)容包括:升級(jí)了原系統(tǒng)IPC6806前端機(jī)，采用最新型的龍凈智能前端機(jī)DAU，原電源控制器升級(jí)為最新型龍凈K型節(jié)能控制系統(tǒng);新增高、低壓控制柜間振打聯(lián)鎖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了降壓振打功能，提高了振打清灰效率，避免二次揚(yáng)塵;升級(jí)PLC程控系統(tǒng)，在其中引入鍋爐負(fù)荷信號(hào)作為煙氣工況的分析依據(jù)，從而使電源控制系統(tǒng)可以自動(dòng)優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)和供電方式，在確保除塵效率達(dá)標(biāo)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)最佳節(jié)能效果。
三、總結(jié)
綜上所述，除塵技術(shù)不斷發(fā)展的節(jié)能技術(shù)大體分為兩種。其一，運(yùn)用先進(jìn)的電源控制技術(shù)對(duì)除塵器運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)電除塵節(jié)能運(yùn)行;其二，運(yùn)用高頻電源技術(shù)，使設(shè)備具有低損耗、高效率的特性，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。
參考文獻(xiàn):
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