朱力軍

【摘 要】為起到國家環(huán)保政策的要求，發(fā)電廠超低排放改造勢在必行。除塵改造作為實現(xiàn)煙塵排放達(dá)標(biāo)的必由之路，采用了高頻電源改造的方式提高除塵效率。文章針對高頻電源在發(fā)電廠超低排放改造中的應(yīng)用做詳細(xì)的介紹。

【關(guān)鍵詞】超低排放；除塵；改造；高頻電源

【中圖分類號】X773 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）04-0153-02

0 引言

廣西投資集團(tuán)來賓電廠A區(qū)2臺300 MW機(jī)組于2007年投產(chǎn)，目前的煙氣排放滿足國家環(huán)境保護(hù)部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223—2011）中廣西地區(qū)的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)限值。

近年來全國各地都出現(xiàn)了嚴(yán)重的霧霾，政府和環(huán)保部門出臺了堪稱“史上最嚴(yán)”的環(huán)保政策，要求各火力發(fā)電廠采取措施進(jìn)行污染治理。根據(jù)國家的各項環(huán)保要求，考慮環(huán)保指標(biāo)優(yōu)者優(yōu)先上網(wǎng)發(fā)電的國家節(jié)能減排政策，在綜合考慮了電廠的實際情況后，擬對來賓電廠A區(qū)2臺機(jī)組進(jìn)行煙氣超低排放改造，改造目標(biāo)為達(dá)到燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)，包括標(biāo)態(tài)下的煙塵濃度（干基）要求小于10 mg/m3（6%O2）。

來賓電廠本次超低排放改造采用脫硝改造+空預(yù)器固定式密封改造+增設(shè)煙氣冷卻器+低低溫電除塵改造+脫硫協(xié)同除塵改造+煙氣再熱器改的措施，其中除塵改造負(fù)責(zé)實現(xiàn)降低煙塵濃度。

1 除塵改造技術(shù)措施

來賓電廠每臺鍋爐安裝有2臺雙室四電場靜電除塵器，設(shè)計煙氣量為871 023 m3/h，除塵器保證效率>99.77%，除塵器出口濃度設(shè)計為100 mg/Nm3。為了使煙囪出口煙塵濃度不大于10 mg/Nm3，需要控制電除塵器出口粉塵濃度<20 mg/Nm3，經(jīng)過脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵增容改造后的煙囪出口粉塵滿足<10 mg/Nm3的排放要求。

煙塵控制協(xié)同除塵是在對現(xiàn)有電除塵器進(jìn)行高頻電源改造或其他節(jié)能改造的同時，在電除塵器前加裝煙氣余熱回收利用裝置，將煙氣溫度由135 ℃左右降到煙氣酸露點溫度以下（約90 ℃），使得電除塵器成為低低溫電除塵器。此時，煙塵表面可吸附被冷凝成硫酸霧的大部分SO3，不僅可以大幅降低系統(tǒng)的最終煙塵排放濃度，還可以解決濕法脫硫后可能形成的酸腐蝕問題。

根據(jù)《燃煤電廠除塵技術(shù)路線指導(dǎo)意見》（中電聯(lián)研究〔2013〕473號），當(dāng)原電除塵器出口煙塵濃度值<50 mg/Nm3，除塵器出口煙囪濃度控制值為30 mg/Nm3時，電除塵器改造可選擇低低溫電除塵技術(shù)+新型高頻電源改造的技術(shù)措施。本文主要針對高頻電源在本次超低排放改造中的應(yīng)用做詳細(xì)的介紹。

2 高頻電源原理及優(yōu)點

來賓電廠現(xiàn)有的電除塵器采用工頻可控硅電源，采用高頻電源替換現(xiàn)有的工頻電源能顯著地提升現(xiàn)有除塵器的除塵效率，在國內(nèi)多個除塵改造項目中得到應(yīng)用。

2.1 高頻電源的原理

高頻電源采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，先將三相交流輸入經(jīng)過三相整流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫矗俳?jīng)過逆變成為高頻交流電，最后整流輸出直流高壓。逆變器實現(xiàn)從直流到高頻交流的轉(zhuǎn)換，高頻變壓器和高頻整流器實現(xiàn)了升壓整流輸出，為靜電除塵器提供電源[1]。

2.2 高頻電源的優(yōu)點

與工頻電源相比，高頻電源具有以下優(yōu)點：？譹？訛工頻電源的功率因素一般不超過0.7，電能轉(zhuǎn)換效率僅有70%，電能無法得到充分利用；高頻電源的功率因素大于0.9，電能轉(zhuǎn)換效率超過90%，節(jié)能優(yōu)勢明顯。？譺？訛工頻電源采用兩相輸入，第三相為空載，存在著嚴(yán)重的缺相損耗，電除塵器選用的電源規(guī)格越大，不平衡問題就越嚴(yán)重；高頻電源采用三相電源平衡輸入，不存在缺相損耗。？譻？訛高頻電源可增大電暈功率，從而增加了電場內(nèi)粉塵的荷電能力。高頻電源在純直流供電方式時，電壓波動?。ㄒ话阍?%左右，而工頻電壓波動>30%），電暈電壓高（可達(dá)到工頻電源二次電壓的130%），電暈電流大（峰值電流是工頻電源二次電流的200%）。？譼？訛火花控制特性好，僅需很短時間（<25μs，而工頻電源需10 ms）即可檢測到火花發(fā)生并立刻關(guān)閉供電脈沖，因此火花能量很小，電場恢復(fù)快（僅需工頻電源恢復(fù)時間的20%），大幅度減少了無效的空氣電離。？譽(yù)？訛高頻電源采用集成一體化結(jié)構(gòu)，體積更小、重量更輕，可直接安裝在電除塵器頂部，節(jié)省配電室空間，節(jié)省大部分信號電纜和控制電纜，減少安裝費用[2]。

（6）高頻電源控制系統(tǒng)可采用常規(guī)PLC控制，組態(tài)界面友好，有利于納入電廠輔助車間控制網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一監(jiān)控，而工頻電源一般采用單片機(jī)控制，很難實現(xiàn)與電廠輔網(wǎng)的通信，需要設(shè)置單獨的上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。

3 高頻電源改造方案

3.1 改造方案

針對現(xiàn)有電除塵器的狀況，高頻電源的改造須在停爐后進(jìn)行。停爐前應(yīng)進(jìn)行包括設(shè)備制造廠完成的電除塵器高頻電源設(shè)備制造并運輸至現(xiàn)場，周期約30 d，現(xiàn)場設(shè)備改造及電除塵器本體恢復(fù)性大修工期約30 d。改造方案是將原一、二、三、四電場的工頻電源更換為高頻電源，具體包括以下方面。

（1）配電柜改造：把布置在電除塵配電間一、二、三、四電場的原高壓控制柜改造成高頻電源配電柜，也可以考慮直接用全新的機(jī)柜替換，同時增加必要的刀閘及母排。

（2）電除塵頂部改造。？譹？訛拆除原一、二、三、四電場的硅整流變壓器，在每臺硅整流變壓器的位置安裝一套高頻電源，其中電源的控制柜和變壓器為一體化設(shè)計，戶外防護(hù)措施必須到位。在高頻電源生產(chǎn)制造時，盡可能按照現(xiàn)有隔離開關(guān)接口的尺寸制作輸出母線外殼接口，最大限度地利用現(xiàn)有高壓隔離開關(guān)柜。？譺？訛高頻電源和脈沖電源的底座視現(xiàn)場實際情況確定是否需要更改。？譻？訛在每臺高頻電源旁安裝一只高頻配電箱，用于高頻電源供電。？譼？訛在每臺除塵器頂部安裝一只高頻電源通信箱，通信箱的電源由現(xiàn)有低壓控制柜提供。

（3）電纜敷設(shè)。根據(jù)需要敷設(shè)各設(shè)備之間的電源電纜、通信電纜及控制電纜。

（4）控制系統(tǒng)改造。原高壓控制設(shè)備采用單片機(jī)控制， 低壓控制設(shè)備采用PLC控制，改造后高頻電源和低壓控制設(shè)備均采用PLC控制。改造時設(shè)置全新的上位機(jī)，對新增高頻電源和原有低壓控制設(shè)備統(tǒng)一組態(tài)，以實現(xiàn)對高頻電源和原有電壓控制設(shè)備的控制，并將高頻電源控制系統(tǒng)通信到全廠輔助車間控制網(wǎng)絡(luò)，在輔助車間控制網(wǎng)絡(luò)操作員站實現(xiàn)對電除塵系統(tǒng)的監(jiān)控。

（5）調(diào)試。為保證改造后達(dá)到排放要求，在設(shè)備安裝改造結(jié)束后必須進(jìn)行調(diào)試，現(xiàn)場進(jìn)行性能檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整設(shè)備的運行參數(shù)，直至電源設(shè)備處于最佳的運行狀態(tài)。

（6）本體內(nèi)容。保證電除塵器除塵效率的基礎(chǔ)是除塵器本體，僅進(jìn)行高頻電源改造的方式很難滿足當(dāng)前的環(huán)保排放要求，只有同步進(jìn)行電除塵器本體恢復(fù)性大修及深度清洗，才能實現(xiàn)改造所期望達(dá)到的目標(biāo)。

（7）變壓器容量。改造后除塵器的最大運行負(fù)荷較改造前沒有增大，原電除塵PC段1 600 kVA的變壓器容量可滿足改造后的運行要求，不需要進(jìn)行改造。

3.2 高頻電源主要技術(shù)參數(shù)

輸入電壓：三相電壓380 V±10%。輸入電壓頻率：50 Hz±2%。額定直流輸出電壓：80 kV，電壓調(diào)節(jié)范圍：0～100%。額定直流輸出電流：200～2 400 mA，輸出電流調(diào)節(jié)范圍：0～100%。電能轉(zhuǎn)換效率≥93%，功率因數(shù)>92%（額定負(fù)載條件）。變壓器油溫升≤40 ℃。

以上技術(shù)參數(shù)將在設(shè)備招標(biāo)后確定。

3.3 節(jié)能降耗分析

電除塵器的電能消耗主要是高壓電源，低壓控制設(shè)備電耗所占份額相對較小。此外，設(shè)備正常運行時高壓電源必須投入，降耗空間很小。高壓電源運行的電能消耗又主要取決于鍋爐負(fù)荷、煙塵特性、高壓硅整流控制器的控制方式和參數(shù)設(shè)定等[3]。在保證除塵效率前提下，可通過下述方法實現(xiàn)節(jié)電：？譹？訛高頻電源轉(zhuǎn)換效率上的節(jié)電。？譺？訛高頻電源輸出平均電壓比工頻高節(jié)電。？譻？訛高頻電源可以自由地輸出頻率為40 kHz的窄脈沖，組合成豐富的充電比供電波形，且三相平衡，為節(jié)能控制提供最佳的供電方式。？譼？訛節(jié)能控制器采用優(yōu)化的控制特性和斜率節(jié)能模式。？譽(yù)？訛節(jié)能控制器的充電比供電模式。

通過節(jié)能降耗優(yōu)化策略，電源由原先工頻電源改為高頻電源+脈沖電源后，在同等運行條件下，節(jié)能預(yù)計可達(dá)35%以上。

4 結(jié)語

來賓電廠A區(qū)2臺300 MW機(jī)組已運行超過10年，為滿足國家的環(huán)保要求，進(jìn)行超低排放改造勢在必行。除塵改造作為實現(xiàn)煙塵排放達(dá)標(biāo)的必由之路，采用高頻電源替換常規(guī)的工頻電源是一個提升除塵效率的好方法。電除塵器前設(shè)置低低溫省煤器的同時進(jìn)行高頻電源改造，改造后運行滿足煙塵出口<30 mg/m3，配套脫硫協(xié)同除塵可滿足煙塵超低排放標(biāo)準(zhǔn)（煙塵濃度<10 mg/m3）。

本工程煙氣超低排放改造可行性研究報告已收口，技術(shù)方案已確定，具體的實施工作正在有序進(jìn)行中。本文的作用在于拋磚引玉，為同類工程實施高頻電源改造提供參考及借鑒。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]姚凌飛，何立剛，陳崇榮.高頻電源在靜電除塵器上的應(yīng)用分析[J].電力設(shè)備，2015（4）.

[2]湯翔.電除塵器電源系統(tǒng)選型探討[J].電子世界，2013（19）.

[3]張濱渭，祁君田，林心光.燃煤電廠電除塵器節(jié)電技術(shù)研究[J].電力設(shè)備，2007（8）.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]