２０１５年４月 电 力科技与 环保 第３ｌ卷第２期 高频电源在６６０ ＭＷ机组电除尘器中的应用 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ——ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｎ ＥＰＳ ｏｆ ６００ ＭＷ ｕｎｉｔｓ 张荣发，皋德华 （江苏射阳港发电有限责任公司，江苏盐城２２４３４５） 摘要：新的《火电厂大气污染物排放标准》（ＧＢ １３２２３—２０１１）对燃煤发电厂的烟尘排放浓度作出了更为严格的限 制，重点地区烟尘排放标准由５０ ｒｎｇ／ｍ 变为３０ｍｇ／１／１ 。目前，国内部分火力发电厂电除尘器很难达到新标准要 求。针对上述问题，某电厂对电除尘器进行了高频电源改造。介绍高频电源的工作原理，分析高频电源替代传统 的工频电源方案的可行性，并以基建实例简要介绍工频电源改为高频电源的措施，实现节约基建成本，达到节能减 排目的。 关键词：高频电源；电除尘器；改造方案；节能减排 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ Ａｉｒ Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ（ＧＢ ｌ ３２２３—２０ Ｉ１）ｍａｋｅ ｍｏｒｅ ｓｔｒｉｎ． ｇｅｎｔ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｄｕｓｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ—ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔｓ．ｔｈｅ ｄｕｓｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｉｎ ｋｅｙ ａｒｅａｓ ｉｓ ｒａｉｓｅｄ ｆｒＯｍ ５０ｍｇ／ｍ’ｔＯ ３０ｍｇ／ｍ ．Ｔｈｅ ｏｕｔ ｄｕｓｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ＥＳＰ ｉｎ ｍａｎｙ ｃｏａｌ—ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔｓ ａｒｅ ｄｉｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｉｓ ｓｔａｎｄａｒｄ．Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．ａ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ａｄｏｐｔｅｄ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｏｗｅｒ ｒｅｆｏｒ— ｍａｔｉｏｎ ｉｎ ＥＳＰ．Ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｏｗｅｒ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｐｏｗｅｒ—ｆｒｅ— ｑｕｅｎｃｙ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｏｗｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｏｍｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｄｉｓ— ｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔｓ ａｒｅ ｓａｖｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｉｍ ｏｆ ｉｓ ｒｅａｃｈｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｏｗｅｒ；ＥＳＰ：ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｌａｎ；ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ 中图分类号：ＸＴＯ１．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７４—８０６９（２０１５）０２—０４２—０３ ０ 引言 送除尘器，其工作频率在２０ｋＨｚ左右。工频电源与 高频电源工作原理如图１所示。 随着新的《火电厂大气污染物排放标准》的贯 彻落实，江苏射阳港发电有限责任公司在建的第二 一赢流 —卑０ｋＨ 交流 ……… 直 肇 嚣 ＡＣ３８０Ｖ．３相＝５０Ｈ 褴梳ｌ＝］电路Ｉ ～一 变 Ｉ高额｛ 高额整流 台６６０ ＭＷ超超临界机组（６号机组）在烟尘排放方 变 嚣 ｝ｌ １面就不能满足要求。若按原有设计进行建设，机组 高频电源 将面临着投产后就需要进行改造的窘境。在工程建 —里 磊 器 设过程中，通过调研分析，并与设计、除尘器厂商等 ２相 变 器ｉ 相关单位进行技术沟通，对相关系统进行配套优化， ——■ 面 …… ——｛ 将电除尘器工频电源改为高频电源的措施，实现节 约基建成本，达到节能减排目的。 图１ 工频电源与高频电源工作原理 １ 高频电源原理及主要特点 Ｌ ２ 限公司生产的ＨＦ一。１ １．１高频电源原理 型高频电源¨ 为例说明其特点： 传统的电除尘器供电电源普遍采用工频可控硅 （１）与工频电源相比，高频电源可增大电晕功 电源，其电路结构是两相工频电源经过可控硅移相 率，增加电场粉尘的荷电效果。高频电源在纯直流 控制幅度后送整流变压器升压整流后形成１００Ｈｚ 供电方式时有着更小的电压波动１％（工频电压波 的脉动电流送除尘器。高频电源是把三相工频电源 动＞３０％），更高的电晕电压（可达到工频电源二次 通过整流形成直流电，通过逆变电路形成高频交流 电压的１３０％），更大的电晕电流（峰值电流是工频 电，再经整流变压器升压整流后形成高频脉动电流 电源二次电流的２００％）。 ４２ ２０１５年 张荣发等：高频电源在６６０ＭＷ机组电除尘器中的应用 第２期 （２）与工频电源相比，高频电源的火花控制特 性好，仅需很短时间即可检测到火花发生并立刻关 闭供电脉冲，因而火花能量很小，电场恢复快（仅需 工频电源恢复时间的２０％），从而进一步提高了电 场的平均电压，使电除尘器在同等条件下可提高除 尘效率４０％一７０％。 （３）与工频电源相比，高频电源的供电电流由 一系列窄脉冲构成，其脉冲幅度、宽度及频率均可以 调整，可以给电除尘器提供各种电压波形，控制方式 灵活，因而可以根据电除尘器的工况提供最合适的 电压波形。间歇供电时，可有效抑制反电晕现象，特 别适用于高比电阻粉尘工况。高频电源转化效率＞ ９２％，功率因数＞０．９２（工频电源的效率＜８０％，功 率因数＜０．８），仅电能利用效率上就比工频电源节 能２０％以上。高频电源独特的节能控制模式，在保 证除尘效率不变的情况下，与工频电源相比节能幅 度高达５０％～８０％以上。 （４）一体化设计、体积小、重量轻、安装方便、无 需控制室、减少电缆用量。高频电源的配电系统、控 制系统、高频整流变压器及振打、加热控制系统集成 在一个箱体内，可节省配电室空间，总重量只有工频 电源的１／４。采用高频电源可节省动力、控制及信 号电缆，减少安装费用。 综上所述，高频电源性能优势明显，其与工频电 源性能对比如表１所示。 表１ 工频电源与高频电源性能对比 ２ ６号炉高频电源改造可行性分析 射阳港电厂５号机组已投运，电除尘器采用工 频电源，调试单位于２０１２年２月１６日对其电除尘 器进行了性能检测，测试结果为：机组负荷６６０ ＭＷ 时除尘效率为９９．６ｌ％，脱硫岛出口烟尘排放浓度 为４４．１ ｍｇ／ｍ 。 根据脱硫岛具有５０％左右的除尘效率推算除 尘器出口烟尘排放浓度应在８８．２ ｍｇ／ｍ 左右。如 改为高频电源后排放浓度可降低４０％左右，推算除 尘器出口烟尘排放浓度在５２．９２ｍｇ／ｍ 左右，脱硫 后烟尘浓度为２６．４６ ｍｇ／ｍ。，满足烟尘排放浓度低 于３０ｍｇ／ｍ 的要求；在同等除尘效率的基础上，电 除尘器运行功耗（高压部分）相比工频除尘器，可降 低５０％左右，有效降低了厂用电率。从上述分析可 知，将在建的６号炉电除尘器工频电源改造为高频 电源是可行的。 ３ ６号炉高频电源改造方案 ３．１原工频电源电除尘器配置 ６号炉配套电除尘器为２Ｆ４×４０Ｍ一２×８８— １５０型双室四电场卧式除尘器；原电源为工频电源， 控制部分为ＡＬＳＴＯＭ ＥＰＩＣ—ＩＩＩ高、低压合一控制 柜，共计ｌ６面柜；硅堆变压器型号为ＺＺＤＪ０２—２．０／ ７２，一次电压３８０Ｖ（单相），二次电压７２ ｋＶ，输入功 率１２３ ｋＶＡ。通过以太网交换机将１６台ＥＰＩＣ—ＩＩＩ 控制器相连控制１６电除尘供电分区。 ３．２改造方案 江苏射阳港电厂６号炉电除尘器高频电源改造 方案主要包括以下几点： （１）保留电除尘本体及附属的振打、加热等就 地设备。 （２）取消１６面控制柜及硅堆整流变压器取消； 工频电源电缆清册中所列的４８根（１６个电场，每电 场３根）ＺＲＣ—ＹＪＶ２２—１～２×１５０动力电缆计 ６７５８ ｍ；取消８０根ＺＲＣ—ＫＶＶＰ２—１—４×２．５信号 电缆１２０００ ｍ；由于通讯方式不兼容，故取消原上位 机系统。 （３）增加部分。从粉尘的收集情况角度来考 虑，一般电除尘第一电场除尘近８０％，第二电场 １０％，第三电场除尘６％，第四电场４％以下的共识， 结合本体容量及实际使用负荷，决定在一电场采用 ＨＦ—Ｏ１型１．６Ａ／７２ｋＶ高频电源，第二、三、四电场 采用ＨＦ—Ｏ１型１．４Ａ／７２ｋＶ高频电源；增加工频电 源分配柜一面，１６根ＺＲＣ—ＹＪＶ２２—１—３×９５动力 ４３ ２０１５年４月 电 力科技与 环保 第３１卷第２期 电缆，共计２３００ｍ。增加一套新上位机系统，通过 以太网直接将１６台高频电源相连，以控制１６个供 电分区。 （３）６号机组电除尘出口烟尘浓度（脱硫入口） 为５５．６ｍｇ／ｍ ，比５号机组减少３６．３％（５号机组 电除尘出口烟尘浓度８７．３ ｍｇ／ｍ ）。 ４改造后除尘效率及经济效益 ４．１改造后除尘效率 （４）６号炉电除尘除尘效率与５号炉相比，同比 提高了０．１８％，除尘效率明显提高。 ４．２改造后经济效益 通过对５、６号炉电除尘出口烟尘浓度连续 ３３６ｈ跟踪观察，结果发现：６号炉电除尘出口烟尘 （１）节省了基建成本。同等条件下，无论改造 或新建项目，减少了电缆用量：以２０１２年１２月招标 浓度较为平衡、稳定；而５号炉电除尘出口烟尘含量 极不稳定。５号炉电除尘器出口烟尘浓度与６号炉 相比，普遍高出约１０～２０ｍｇ／ｍ 。６号机组烟尘排 放更加稳定，没有出现５号机组的大面积烟尘排放 浓度超高问题。 ２０１３年８月３０、３１ Ｅｔ，由南京电力设备质量性 能检验中心，对５、６号炉电除尘进行性能试验，结果 如表２所示。 表２射阳港电厂５、６号炉电除尘性能测试 ４００Ｖ开关 ５Ａ段 ５Ｂ段 ６Ａ段 ６Ｂ段 一次电流／Ａ １２９４ １３７１ ４９６ ４６８ 烟尘排放浓度 ４４．６ ２８．４ ／ｍｇ－ｍ ３ 除尘效率／％ ９９．５９ ９９．７７ 机组负荷／ＭＷ 从表２的性能测试数据可以看出： （１）６号机组电除尘电场总功耗比５号机组减 少６７．４％。从４００Ｖ除尘段电源总开关一次电流 计量来看，每小时同比节电率为６３．８％。 （２）６号炉电除尘出口烟尘排放浓度符合新的 《火电厂大气污染物排放标准》（ＧＢ １３２２３—２０１１） 要求，即重点地区烟尘低于３０ ｍｇ／ｍ 的排放标准。 而５号炉烟尘排放满足不了现行标准。 ４４ 价例，ＺＲＣ—ＹＪＶ２２—１—２×１５０电缆１５２．８元／ｍ， ６７５８ｍ总价１０３．２６万元；ＺＲＣ—ＹＪＶ２２—１—３×９５ 电缆１４４．８元／ｍ，２３００ｍ电缆总价３３．３０４万元；动 力电缆节省约７０万元；ＺＲＣ—ＫＶＶＰ２—１—４ Ｘ ２．５ 电缆８．４６元／ｍ，１２０００ｍ电缆可节省１０．１５万元。 （２）避免了投资浪费。６号机组电除尘器电控 设备原选型是工频电源，改高频电源后，与原合同单 位磋商，变更电控部分合同，直接将原工频电源改高 频电源，同时根据每电场粉尘的收集情况及本体容 量，合理的选择各电场高频电源的容量，只增加三分 之一费用，避免了投资浪费，节省了基建资金。 （３）使用高频电源后，６号炉电除尘器运行功耗 （高压部分）比５号炉降低６７．４％，如按实际发电量 来计算：５号机组电除尘２０１２年１至１２月消耗电 能７５５４９６８（ｋＷ·ｈ），上网电价按０．４元／（ｋＷ．ｈ） 计，该机组电除尘每年可节约运行电费约２０３．７万 元，两年可以收回全部投资。 ５ 结语 （１）采用电除尘创新技术可大幅提高除尘效 率，降低能源消耗，高频电源、电袋除尘器等新技术 为电除尘实现低于３０ ｍｇ／ｍ 的排放标准及更严格 的粉尘排放创造了有利条件，也适应建设环保节约 型社会需求。 （２）高频电源取代工频电源是一种发展趋势， 新建电除尘选用高频电源，可节省土建、电缆等基建 成本，降低电能损耗，短周期内即可收回投资，优势 显著。 参考文献： ［１］王强，曹为民．ＨＦ一０１型电除尘高频电源宣传．ｈｔｔｐ：／／ｗｅｎｋｕ． ｂａｉｄｕ ｃｎｍ／ｖｉｅｗ／３ｃｌ ｂｆｄ８ｄ６８０２０３ｄ８ｃｔ２１２４０５．ｈｔｍ１．２０１ １—１ １—３０． 收稿日期：２０１４—１０—１６；修回日期：２０１４—１２—１９ 作者简介：张荣发（１９６５一），男，工程师，江苏盐城人，从事电厂 基建及有关技术管理工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｓｙｃ２７４８＠１２６．ｃｏｒｎ
