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新型节能电源控制技术在电除尘器上的应用

发布时间:2018-09-12 15:45所属分类:理工论文浏览:1

摘要:随着社会经济的快速发展,国家对于环境保护也越来越重视,电除尘器是为力发电厂排放烟气粉尘所用的主要设备。静电除尘控制技术既具有完备的控制理念,又具有成熟的产品设计,从而使节能环保和安全稳定应用的要求得以有效地实现。无论从制造工艺和设计理

  摘要:随着社会经济的快速发展,国家对于环境保护也越来越重视,电除尘器是为力发电厂排放烟气粉尘所用的主要设备。静电除尘控制技术既具有完备的控制理念,又具有成熟的产品设计,从而使节能环保和安全稳定应用的要求得以有效地实现。无论从制造工艺和设计理念方面,还是有效排放烟气粉尘等相关方面,静电除尘控制技术都是火力发电厂排放烟气粉尘的最佳设备。

  关键词:节能电源控制技术,电除尘器,应用

电除尘器

  综合论证和分析了电除尘器主流的节能技术,有效运用除尘器先进电源控制和优化产品的运行方式,除尘器有效节能的作用才能充分地发挥出来。运用高频电源技术,使电除尘器节能减排的目的得以实现。[1]

  一、电除尘器的节能技术

  (一)电除尘器电源控制技术

  高压控制柜和高压电源微机控制器以及高压整流变压器等各种相关部件共同构成了电除尘高压控制系统。将直流高压和直流电流提供给电除尘器电场,是电除尘器高压控制系统的主要作用,将粉尘收集的电场力和烟气粉尘荷电电荷进行有效地提供,从而使收尘目的得以有效地实现。

  1.除尘器电源控制技术的发展

  第一阶段,火力发电厂刚开始应用电除尘器的第一代产品,主要运用的是恒流供电控制技术。恒流供电控制技术为传统恒定供电,只是在电场内部火花放电收尘时都普遍存在一些缺点,例如二次电流偏大、电场内高电压运行无法维持、以及整流变压器近似于满负荷工作等缺点,致使收尘作用没有充分地发挥出来,效果不佳,除尘器电源控制技术已经被淘汰。

  第二阶段,随着人们的环保意识不断提高,电除尘电源控制技术也在不断发展,第二代电除尘电源控制器DJ-96型产品于1996年起开始使用。此产品已经将控制器进行调整和更新,在高阻抗整流变压器上,有效使用了间歇供电的方式。DJ96型控制器以第一代控制器产品为基础,不但实现了锁定电压功能,还实现了整流变压器供电电流锁定功能。

  同时,还新增了一些低压设备集中控制功能,例如,加热和振打等。第二代控制器产品,主要运用强制间歇方式供电,来进行节能,该方式节能效果比较好,但是较大地冲击了整流变压器,有损设备,所以没有得到广泛地应用和推广。[2]

  第三阶段,伴随着科学技术的快速发展,火力发电厂提出了节能控制的需求。2003年以后,我国开始广泛使用脉冲供电技术。脉冲供电技术的初期应用,主要是有效运用整流变压器的输出脉冲间隔来进行节能,以使电流波形成锯齿波或正弦半波,再运用降压振打功能进行有效地配合,从而达到了有效节能的效果。2005年开始,脉冲供电技术经历了2次升级更新。第一次升级,将脉冲供电方式的幅度比和占空比参数设定得以有效地实现;第二次升级,实现了全工况自动跟踪脉冲供电的控制方式,在当时该方式比较成熟,已经被广泛应用。[3]

  2.分析电除尘高压控制技术的对比

  静电除尘电源控制技术,将高效节能有效地得以实现的主流方式为三种模式。其一,将脉冲供电方式进行具体设定,脉冲供电幅度比和占空比参数进行有效地调整;其二,将脉冲供电方式的幅度比和占空比参数进行自动优化,可以根据工况变化自动调节;其三,全工况自动跟踪的脉冲供电控制方式,该方式与传统控制手段进行比较,节能较果非常明显。

  (二)高频电源节能技术

  1.高频电源

  高频电源是一种脉冲电源,输出频率可以进行变化,通常输出频率为20~50kHz,可以按需设定。高频电源能够将脉冲幅度大且稳定的直流电压提供给电除尘器。对于各种特定的工况,都能够将比较适合的电压波形进行有效地提供,很大程度上提升了除尘效率。与工频电源控制的高压输出比较,高频电源进行供电时,输出的电压纹波<5%,比工频电源35%~45%纹波百分比要小很多。同时,该方式在电场闪络时的电压相对也很高,平均运行的电压是工频电源的1.3倍,运行电流是工频电流的2倍。

  在同样的电场里,高频电源能够功率输出进行更有效地使用,使收尘效果能够充分地发挥出来。高频电源间歇进行供电时,针对电晕现象的出现,能够有效地进行控制,从而保效节能得以实现,对于高比电阻粉尘工况采用高频电源间歇非常适合。电除尘器电场内的工况变化比较特殊,高频电源能够将闪络后恢复电压快和控制性能灵敏,以及保护功能健全等优势充分发挥出来。[4]

  2.高频电源的技术特点

  高频电源运用的逆变器是混合谐振拓扑结构的开关功率器件,理论上开关损耗为零,能够将电场火花电流的冲击进行有效控制。该技术方式不但能够尽快地将火花熄灭,还能够将电场能量尽快恢复,从而使抑制短路冲击和持续火花放电的要求得以满足。高频电源对于负载工况的大范围变化适应性较强,相较工频电源,相同工况下的除尘效率有所提升。

  同时,高频电源在输出短路时的限流能力也很强,能够有效提升系统可靠性,非常适用电场频繁的火花冲击,甚至短路的工况条件。高频电源的微机控制器主要采用单片机作为核心。控制和检测火花时,运用的都是全新的硬件检测技术,检测各种火花都非常可靠,捕捉微弱火花的精度非常高。还能够保证电场频繁闪络时,可以及时抑制输出电流对负载的冲击,电场闪络后电压恢复快,功率损耗低。

  高频电源主要有两种供电控制方式:间歇供电和直流供电,间歇供电能够将各种合适的电压波形提供给各种特定的运行工况,对于高比电阻粉尘和前级电场非常适用,能够有效抑制反电晕现象的发生;直流供电利用调频方式进行调压,从而实现理论上的开关零损耗。高频电源重量轻体积小,采用三相电源供电,相较工频电源无缺相,节能20%以上。高频电源设备的功率和效率因数都比较高,一般效率和功率因数都>93%,属于绿色电源。

  3.高频电源与工频电源对比

  参数相同的条件下,相对于工频电源,高频电源具有很大的优势。高频电源输出电压与工频电源电压峰值基本相近,但是高频电源能够更高地输出平均电压,是工频电源的1.3倍,将其提供给电厂;同时,高频电源能够提供更大的输出电流,是工频电源的2倍,使电晕功率增大,从而有效地提高除尘效率。通过分析和研究我们可以知道,与传统可控硅控制的工频电源相比,高频电源的性能更加优越。

  既有平均电流电压高、输出纹波小和重量轻体积小的特点,也有成套设备集成一体化的优点,此外,高频电源对于高比电阻的粉尘具有更宽的调节范围和更窄的脉冲,使除尘效率有效地提升。无论是功率因数,还是设备效率,都能够达到93%以上。高频电源运用的是三相电源,具有负载平衡等许多优点,既能使电除尘器配套电源控制产品的整体水平得以提升,又能拓展电除尘器适应的工况范围。在除尘效率同等的条件下,高频电源相比工频电源,节能在20%以上。

  二、改造电除尘器控制系统成功的案例

  (一)分析国华宁电

  4#机组电除尘器应用的效果2012年4月,国华宁电对其4#机组电除尘器进行了节能改造。改造内容:更换电源控制器为ALSTOM的EPICⅢ的控制系统,将高压控制柜内可控硅等器件进行了更换。同时,保留了原高压控制柜壳体和低压系统的振打、加热PLC程控柜和设备柜,更新了上位机配套监控软件系统,电除尘出口烟气浊度仪也进行了更换。

  (二)分析国华台电

  4#机组电除尘器的应用效果2012年5月,国华台电4#机组电除尘器的电控系统节能改造完毕。改造内容包括:升级了原系统IPC6806前端机,采用最新型的龙净智能前端机DAU,原电源控制器升级为最新型龙净K型节能控制系统;新增高、低压控制柜间振打联锁信号,实现了降压振打功能,提高了振打清灰效率,避免二次扬尘;升级PLC程控系统,在其中引入锅炉负荷信号作为烟气工况的分析依据,从而使电源控制系统可以自动优化运行参数和供电方式,在确保除尘效率达标的同时,实现最佳节能效果。

  三、总结

  综上所述,除尘技术不断发展的节能技术大体分为两种。其一,运用先进的电源控制技术对除尘器运行方式进行优化,实现电除尘节能运行;其二,运用高频电源技术,使设备具有低损耗、高效率的特性,从而达到节能减排的目的。

  参考文献:

  [1]王国仁,李艳庆,张先海.新型高效节能静电除尘电源技术[J].山西电力,2015(05):60-63.

  [2]张鸿凯.新型电脱电源的节能应用[A].中国造船工程学会近海工程学术委员会.2012年度海洋工程学术会议论文集[C].中国造船工程学会近海工程学术委员会,2012:6.

  [3]崔智勇,李英.新型节能电源控制技术在电除尘器上的应用[J].中国环保产业,2011(03):26-28.

  [4]新型节能EPS电源在高压钠灯照明的应用柏克电力设备有限公司———罗峰[J].电源世界,2008(06):18-19.

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