高頻電源在電除塵器上的應(yīng)用及節(jié)能分析

何立剛 張雪濤 王巍 陳崇榮

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，影響人們生存環(huán)境的同時(shí)，也限制了經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。我國對(duì)環(huán)境問題高度重視，各個(gè)行業(yè)在節(jié)能減排新技術(shù)的研究及推廣上取得較大進(jìn)展。電源是電除塵設(shè)備的重要組成部分，采用高頻電源可大幅度提升除塵設(shè)備的工作效率，同時(shí)還能有效節(jié)約電能，因此在電力、冶金、化工等多個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高頻電源；電除塵器；節(jié)能

1 概述

經(jīng)濟(jì)發(fā)展給環(huán)境帶來的危害以經(jīng)引起全球范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，我國處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高速期，同樣也面臨著環(huán)境污染問題。為保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，我國各行業(yè)以節(jié)能減排為中心任務(wù)，大力發(fā)展可推廣節(jié)能減排的新技術(shù)。電除塵器是火力發(fā)電廠、燃煤鍋爐企業(yè)進(jìn)行煙塵排放治理的主要設(shè)備，該設(shè)備的核心裝置是電源，為除塵工作提供所需要的高壓，對(duì)除塵效率有著直接的影響。

2 高頻電源

高頻高壓開關(guān)電源（簡稱高頻電源）是新一代的電除塵器供電裝置，可廣泛應(yīng)用于電力、冶金、化工、水泥等行業(yè)的煙氣粉塵治理，可實(shí)現(xiàn)高效除塵、保護(hù)環(huán)境的作用。

2.1 高頻電源的工作原理 電除塵器高頻電源是利用高頻開關(guān)技術(shù)而形成的逆變式電源，其供電電流是由一系列窄脈沖構(gòu)成，可以給電除塵器提供具有從接近純直流到脈動(dòng)幅度很大的各種電壓波形。高頻電源對(duì)電除塵火花放電或短路具有快速的反應(yīng)機(jī)制，能在上述情況發(fā)生后，立即封鎖電源輸出，提高了電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。高頻電源的快速反應(yīng)機(jī)制使電源實(shí)現(xiàn)了接近純直流輸出，提高了設(shè)備的供電電壓，有利于增加電除塵器電場(chǎng)強(qiáng)度和粉塵荷電量，進(jìn)而影響電除塵器內(nèi)粉塵周圍的電場(chǎng)力，提高粉塵的移動(dòng)速度，最終實(shí)現(xiàn)提高除塵效率，減少煙塵排放，保護(hù)環(huán)境的目的。

2.2 高頻電源運(yùn)行方式 高頻電源可根據(jù)電除塵器電場(chǎng)的實(shí)際工作情況，調(diào)整脈沖寬度、脈沖幅度、供電頻率，以保證提供電壓、電流達(dá)到做優(yōu)化狀態(tài)。對(duì)于具有恒定周期供電和脈沖供電兩種型號(hào)的高頻電源來說，應(yīng)根據(jù)除塵要求選擇合適的供電方式。

2.2.1 恒定周期供電方式。恒定周期供電方式，是指高頻電源按照預(yù)先設(shè)定的頻率參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行，設(shè)定頻率參數(shù)值決定了設(shè)備的輸出電壓和輸出電流值。恒定周期供電方式對(duì)操作人員的要求較高，設(shè)備消耗的功率大，因此造成的能耗較大，而除塵效果卻并不理想，當(dāng)煤質(zhì)、符合、煙氣等發(fā)生較大變化時(shí)，恒定周期供電方式無法滿足電除塵口排放要求。

2.2.2 脈沖供電方式 高頻電源在脈沖供電方式下，能輸出由一系列高能脈沖和低能脈沖組成的電能，輸出電流波形與正選波形類似。高頻電源采用脈沖供電方式時(shí)，可為電除塵器提供較高的峰值電壓，這就能有效克服高比電阻引起的反電暈，從而提高設(shè)備的除塵效果，減少電場(chǎng)中無效電能的消耗量，最終達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，這是傳統(tǒng)高壓供電方式無法比擬的優(yōu)勢(shì)，因此得到廣泛應(yīng)用。

3 高頻電源節(jié)能分析

3.1 高頻電源除塵效率高 對(duì)于電除塵設(shè)備而言，帶電粒子在電場(chǎng)中移動(dòng)速度大，除塵效率高。帶電離子移動(dòng)速度與電場(chǎng)強(qiáng)度平方成正比，而電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)內(nèi)電壓成正比。根據(jù)以上關(guān)系可知，電壓越高，電除塵設(shè)備的工作效率就越高。高頻電源相對(duì)于傳統(tǒng)電源，大大提高了除塵設(shè)備的工作效率，能有效降低除塵口排放量的30%以上，部分性能優(yōu)良的設(shè)備，可降低到原有除塵量的70%。高頻電源能大幅度提升除塵設(shè)備工作效率的主要原因是：一方面，高頻電源具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，能根據(jù)不同的工作情況，提供合適的電壓波形，從而給除塵設(shè)備提供從接近純直流到脈動(dòng)幅度大的電壓波形。當(dāng)除塵器工作環(huán)境為中等比電阻及高濃度煙氣時(shí)，可利用高頻電源輸出近似直線的電壓，提高電除塵設(shè)備的運(yùn)行電壓和運(yùn)行電流。高頻電源提供純直流電壓時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)的工頻電源，平均電壓高出30%，這就大大提高了電除塵設(shè)備的工作效率。當(dāng)除塵設(shè)備入口含煙塵濃度過大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電暈閉塞現(xiàn)象，影響電流的提高，此時(shí)若采用高頻電源，可將電暈電流提高至原來的2倍，從而有效解決電暈閉塞現(xiàn)象。另一方面，高頻電源火化監(jiān)測(cè)可靠性高。高頻電源采用全新硬件檢測(cè)技術(shù)，提高了火花檢測(cè)的可靠性，并能有效捕捉微弱火花。高頻電源設(shè)備中，采用串并聯(lián)混合諧振逆變器，提高了電流的恒定性，有效減弱電流大幅度變化和電場(chǎng)火花對(duì)電流的沖擊作用，提高熄滅火花的速度及電場(chǎng)能量的恢復(fù)速度。高頻電源斷電振打與減功率振打功能，對(duì)設(shè)備的除塵效率同樣具有促進(jìn)作用。

3.2 高頻電源節(jié)能效果好

3.2.1 高頻電源固有的節(jié)能特點(diǎn) 高頻電源現(xiàn)對(duì)于傳統(tǒng)的工頻電源而言，能源利用率高，能節(jié)約20%的能源。傳統(tǒng)工頻電源會(huì)隨著輸出功率的下降，其功率因數(shù)和效率發(fā)生明顯的變化；而高頻電源在純直流供電方式下，當(dāng)實(shí)際輸出功率為額定功率的70%時(shí)，其功率因數(shù)和效率幾乎保持不變。在實(shí)際的生產(chǎn)工作環(huán)境下，設(shè)備在額定功率條件下工作情況較少，這就導(dǎo)致高頻電源在節(jié)能方面更具優(yōu)越性。

3.2.2 高頻電源對(duì)整個(gè)系統(tǒng)節(jié)能的影響 高頻電源自身的工作特點(diǎn)，決定其具有良好的節(jié)能特性，這不僅提高了前電場(chǎng)的除塵效率，也為整個(gè)除塵系統(tǒng)的節(jié)能打下了良好的基礎(chǔ)。提升前電場(chǎng)除塵效率后，減輕了后電場(chǎng)的工作負(fù)擔(dān)，極大的降低了后電場(chǎng)的符合，提高了整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。隨著科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的深入，自動(dòng)化控制技術(shù)在電廠應(yīng)用范圍越來越廣，若在有IPC智能控制系統(tǒng)的工作環(huán)境下，IPC可在滿足除塵效率的要求下，實(shí)現(xiàn)組合供電的自動(dòng)化，促使電除塵電源系統(tǒng)節(jié)能達(dá)到50%以上，在反電暈現(xiàn)象明顯情況下，該系統(tǒng)的節(jié)能率甚至高達(dá)90%以上，這就極大的降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 小結(jié)

電源是除塵設(shè)備的重要組成部分，電源效率的提升，可有效改善整個(gè)設(shè)備的工作效率。高頻電源具有靈活反應(yīng)機(jī)制、適應(yīng)性強(qiáng)、節(jié)能高效的特點(diǎn)，不僅能提高電除塵器的工作效率，還能提高整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的工作效率，因此，應(yīng)進(jìn)行大范圍的推廣和使用。

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