本文介紹了調(diào)幅高頻電源的結(jié)構(gòu)和工作原理，與調(diào)頻、脈沖高頻控制模式的區(qū)別，并總結(jié)了該系統(tǒng)的特點(diǎn)，在解決高比電阻灰分收塵效率低具有較好效果，具有推廣價(jià)值。

概述

華潤電力登封有限公司一期工程2×300MW機(jī)組脫硝改造配套工程，將原來的電除塵+煙氣調(diào)質(zhì)除塵器改造為電袋復(fù)合除塵器，鍋爐的煙氣從空氣預(yù)熱器出來后，分兩路進(jìn)入電袋復(fù)合除塵器進(jìn)行除塵，然后進(jìn)入脫硫吸收塔，最后凈煙氣排入煙囪。除塵效率設(shè)計(jì)≥99.95%。本文針對(duì)登封地區(qū)灰分比電阻較高、收塵困難特點(diǎn)，介紹了高頻電源的原理、結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)，供大家一起學(xué)習(xí)。

1、煤質(zhì)資料

1.1燃煤分析及特性

2、影響電袋除塵器性能的主要因素

2.1粉塵特性的影響

粉塵特性有粒徑分布、真密度、粘附性、比電阻等，其中粘附性大到一定值后會(huì)阻礙濾袋的清灰性能，增加濾袋初始阻力。

比電阻ρ>5×1010Ω˙CM屬于高比電阻粉塵。粉塵的比電阻超過臨界值5×1010Ω˙CM時(shí)，測電暈電流通過粉塵層就會(huì)受到限制，這將影響到粉塵粒子的荷電量、荷電率和電場強(qiáng)度等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，最終將導(dǎo)致除塵效率大幅度下降。粉塵的比電阻對(duì)粉塵黏附力有較大影響，高比電阻導(dǎo)致粉塵的黏附力相當(dāng)大，以致清除電極上的粉塵層要增加振打強(qiáng)度，這將導(dǎo)致比正常情況的二次揚(yáng)塵大，其最終也導(dǎo)致除塵效率大幅度下降。

2.2煙氣性質(zhì)的影響

煙氣主要有溫度、壓力、成分、濕度、流速、含塵濃度等特性，其中溫度和煙氣成分對(duì)濾袋的使用壽命影響大，溫度越高、不利濾袋纖維的成分含量越高加快濾袋老化速度，縮短濾袋使用壽命，當(dāng)超過濾袋耐受溫度時(shí)會(huì)毀壞濾袋。同時(shí)溫度升高加大煙氣體積，提高濾袋過濾風(fēng)速會(huì)增加阻力。PPS濾袋長期運(yùn)行的適合溫度在160℃以下，煙氣含氧量在8%以下。煙氣濕度大時(shí)煙塵表面附著力加大，不利于濾袋清灰。濕度大并要避免除塵器在露點(diǎn)溫度以下運(yùn)行，以防止結(jié)露糊袋。流速、含塵濃度增大時(shí)將會(huì)增加濾袋阻力。

2.3結(jié)構(gòu)的影響

電極幾何因素影響電區(qū)的效率，合理的袋區(qū)結(jié)構(gòu)可以避免濾袋的不均勻破損，合理的氣路結(jié)構(gòu)可以降低本體的壓損。電袋兩區(qū)之間的氣流分布結(jié)構(gòu)更是影響濾袋的穩(wěn)定性和阻力特性。

2.4操作因素的影響

電區(qū)需要合理設(shè)定電壓電流參數(shù)，前區(qū)需要更大的二次電流以保證預(yù)除塵效率，同時(shí)要設(shè)定合理的振打清灰周期，清灰過于頻繁產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵增加袋區(qū)的阻力，并增加振打機(jī)構(gòu)的故障發(fā)生率。

袋區(qū)需要合理設(shè)定清灰制度，滿足運(yùn)行的前提，清灰壓力低、清灰周期長利于濾袋的使用壽命。

灰斗的及時(shí)排灰是保證除塵器穩(wěn)定運(yùn)行和安全的重要運(yùn)行舉措。

3、高頻電源、調(diào)幅高頻電源的工作原理

3.1高頻電源工作原理和產(chǎn)品構(gòu)成

3.1.1高頻電源工作原理

原理上主要由三大塊組成，即變換器、高頻變壓器、控制器，如圖2所示。三相交流輸入整流為直流電源，經(jīng)逆變?yōu)楦哳l交流，最后整流輸出直流高壓。變換器實(shí)現(xiàn)直流到高頻交流的轉(zhuǎn)換，高頻變壓器/高頻整流器實(shí)現(xiàn)升壓整流輸出，為ESP提供供電電源。

3.1.2產(chǎn)品構(gòu)成

高頻電源結(jié)構(gòu)上由高頻控制柜、高頻變壓器二大部件組成。

3.2調(diào)幅高頻電源的工作原理

3.2.1高頻電源的控制模式

根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)資料以及目前市場上運(yùn)用的高頻電源來看，電除塵高頻高壓電源方案雖各有特色，但總結(jié)電路上基本上相類似，主要由工頻整流濾波，諧振逆變電路，高頻升壓整流輸出以及對(duì)電源的控制部分構(gòu)成。采用的開關(guān)器件有單IGBT、IGBT模塊、IPM模塊;控制普遍采用DSP數(shù)字信號(hào)處理器或單片機(jī)。其不同在于觸發(fā)控制模式上，對(duì)高頻觸發(fā)脈沖控制主要可分為：調(diào)頻控制模式;調(diào)幅控制模式;脈沖控制模式三種。

與可控硅電源相同，對(duì)電場火花的捕捉和控制也是高頻電源控制重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。由于高頻電源工作于高頻之中，其火花的出現(xiàn)到擊穿是在很短時(shí)間完成的，因此要求控制電路要有很快的響應(yīng)時(shí)間，采用高速DSP可以勝任花可以被控制在很小的能級(jí)，僅為微秒級(jí)，有利于電場的恢復(fù)。三種控制模式對(duì)火花的控制各有不同，但都比常規(guī)電源有巨大的優(yōu)勢。

3.2.3調(diào)幅高頻電源的工作原理

目前國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的電除塵高頻電源其技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到或接近國外水平，但同國外技術(shù)一樣，電除塵高頻電源普遍采用調(diào)頻工作模式或脈沖工作模式，由于其工作原理上的限制，在改造舊電除塵，特別是工況條件不好，除塵面積較小的電除塵時(shí)顯得力不從心，除塵效果還不理想。主要原因在于調(diào)頻或脈沖工作模式均是以單位時(shí)間內(nèi)改變高壓脈沖個(gè)數(shù)來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的，其峰值得不到調(diào)整，較難完全符合除塵器工況變化是的特定需求以及和不同除塵器本體的匹配，另由于調(diào)頻，會(huì)使得高頻變壓器效率下降，節(jié)能效果收到影響。

調(diào)幅高頻調(diào)壓模式使得高頻逆變可以以設(shè)計(jì)開關(guān)頻率20KHZ長期運(yùn)行，無論工況變化始終工作于純直流供電、聯(lián)系電流模式、能提供最大的電暈電流，克服調(diào)頻模式工況條件下無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)電流的弊端。電路由工頻整流濾波、諧振逆變電路、高頻升壓整流輸出以及對(duì)電源控制四大部分構(gòu)成，與調(diào)頻高頻高壓開關(guān)電源基本相同。特點(diǎn)在于整流部分采用三相可控硅或BUCK母線電壓調(diào)壓技術(shù)。該技術(shù)充分利用了現(xiàn)有成熟的電源控制技術(shù)，特別是三相電源控制技術(shù)的應(yīng)用，使得高頻部分母線電壓0-550V可調(diào)，完全實(shí)現(xiàn)高頻電源的調(diào)幅調(diào)壓控制。

4調(diào)幅高頻電源的主要特點(diǎn)

4.1調(diào)幅高頻電源的主要特點(diǎn)：

4.1.1、采用母線電壓控制技術(shù)，使得輸入變壓器的一次輸入電壓可變，二次電壓運(yùn)行于閃絡(luò)點(diǎn)附近，滿足除塵動(dòng)態(tài)變化的需求。

4.1.2、調(diào)幅調(diào)壓模式使得高頻逆變可以以設(shè)計(jì)開關(guān)頻率20KHZ長期運(yùn)行，保證變壓器轉(zhuǎn)換效率大于93%不變，保證變壓器長期工作于設(shè)計(jì)頻率，不受工況變化而影響。

4.1.3、采用純直流供電、連續(xù)電流模式，提供最大電暈電流，克服調(diào)頻模式無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)電流的弊端。

4.1.4、閃絡(luò)控制由調(diào)幅和調(diào)頻共同作用，電流沖擊小，恢復(fù)可靠，可適用于惡劣環(huán)境。

4.1.5、雙層殼體設(shè)計(jì)，保證戶外運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠。

4.1.6、相同工況條件下，調(diào)幅高頻電源比調(diào)頻高頻電源電暈功率大20%，效率提高10-15%以上。功率因數(shù)高，0.8-0.95，效率高，80-95%。

4.1.7、具有完善的保護(hù)功能：閃絡(luò)、開路、短路、過載、欠壓、過熱、IGBT、油溫及通訊失敗等處理和報(bào)警。

4.2采用串并聯(lián)混合諧振拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的逆變器，功率器件關(guān)斷損耗為零，不僅降低器件的關(guān)斷應(yīng)力，提高效率，也減少電磁干擾。同時(shí)，設(shè)計(jì)良好的串聯(lián)諧振逆變器有恒流特性，在輸出短路時(shí)有極好的限流能力，可以提高系統(tǒng)的可靠性，特別適合電除塵器火花沖擊、短路頻繁的現(xiàn)場工況條件。而局域并聯(lián)諧振電路有利于輕載運(yùn)行穩(wěn)定性，有利于改善二次電流波形，有利于提高設(shè)備功率因數(shù),有利于提高設(shè)備效率。該變換器是以全橋串聯(lián)諧振為主，兼有局域并聯(lián)諧振的混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以有效抑制電場火花的電流沖擊，可以更迅速地熄滅火花并且快速恢復(fù)電場能量，能滿足電除塵器持續(xù)火花放電和短路沖擊的要求，適應(yīng)負(fù)載的大范圍變化，提高除塵效率。

4.3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，效率通常大于93%，功率因數(shù)通常也大于93%。高頻電源安裝在除塵器頂部，設(shè)備集成一體化，電纜用量顯著減少，同時(shí)，不占用控制室空間，可節(jié)省土建成本。若用于改造常規(guī)電源，花費(fèi)的成本比本體改造低，改造工期短，效果又好。

4.4設(shè)備具有高低壓一體化控制功能。

5調(diào)幅高頻電源的應(yīng)用

電除塵進(jìn)口濃度高，由于空間電荷效應(yīng)的原因，第一電場形成電暈封閉現(xiàn)象，電暈電流小，閃絡(luò)頻繁，電壓較低，極大的影響了除塵效率。高頻電源與工頻50Hz高壓電源相比，高頻電源純直流供電時(shí)的輸出電壓紋波小于5%，遠(yuǎn)小于工頻電源35%～45%的紋波百分比，其閃絡(luò)電壓高，運(yùn)行平均電壓可達(dá)工頻電源的1.3倍，運(yùn)行電流可達(dá)工頻電源的2倍，用在第一電場里(注：我司電袋除塵器配置為：一、二電場高頻電源，后級(jí)為袋區(qū))，能夠輸入更多的功率，從而能夠有效的提高收塵效率，是提高電除塵器性能的重要手段，是保證達(dá)到設(shè)計(jì)效率的有力保證。

6、結(jié)束語

電除塵調(diào)幅高頻電源是一種新型電除塵電源，具有獨(dú)特的電除塵電場特性，能夠大幅度挖掘除塵器本體潛能，提供除塵效率，其突出特點(diǎn)如下：

1、不論電場變化，始終20KHZ全功率輸出，受粉塵濃度影響較小，空載/負(fù)載伏安特性變化較小，具有恒流特性。

2、能大幅度提高電除塵收塵效率，特別是單一電場除塵效率，使得舊的三電場除塵器也能達(dá)到很高的除塵效率。通過電場電流的合理配置，可以實(shí)現(xiàn)最佳除塵效果，在獲得大的電暈電流同時(shí)節(jié)約能耗。

3、電場擊穿電壓明顯提高，提高了電除塵本體的電壓等級(jí)。

調(diào)幅高頻電源采用高頻逆變開關(guān)技術(shù)，利用最新高頻功率開關(guān)把工頻電逆變?yōu)楦哳l電，輸出到微晶高頻變壓器升壓，最后再由倍壓整流升至所需電壓輸出至除塵器本體進(jìn)行除塵，調(diào)幅高頻電源是電除塵供電電源發(fā)展的一項(xiàng)最前沿的高新技術(shù)。我司#2爐電袋除塵器效率試驗(yàn)結(jié)果，排放為23.5mg/Nm³，滿足設(shè)計(jì)要求。