張榮發(fā)，皋德華(江蘇射陽港發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇鹽城 224345)

高頻電源在660MW機組電除塵器中的應(yīng)用

張榮發(fā)，皋德華(江蘇射陽港發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇鹽城 224345)

新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223－2011)對燃煤發(fā)電廠的煙塵排放濃度作出了更為嚴(yán)格的限制，重點地區(qū)煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)由50mg/m3變?yōu)?0mg/m3。目前，國內(nèi)部分火力發(fā)電廠電除塵器很難達到新標(biāo)準(zhǔn)要求。針對上述問題，某電廠對電除塵器進行了高頻電源改造。介紹高頻電源的工作原理，分析高頻電源替代傳統(tǒng)的工頻電源方案的可行性，并以基建實例簡要介紹工頻電源改為高頻電源的措施，實現(xiàn)節(jié)約基建成本，達到節(jié)能減排目的。

高頻電源;電除塵器;改造方案;節(jié)能減排

0 引言

隨著新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的貫徹落實，江蘇射陽港發(fā)電有限責(zé)任公司在建的第二臺660MW超超臨界機組(6號機組)在煙塵排放方面就不能滿足要求。若按原有設(shè)計進行建設(shè)，機組將面臨著投產(chǎn)后就需要進行改造的窘境。在工程建設(shè)過程中，通過調(diào)研分析，并與設(shè)計、除塵器廠商等相關(guān)單位進行技術(shù)溝通，對相關(guān)系統(tǒng)進行配套優(yōu)化，將電除塵器工頻電源改為高頻電源的措施，實現(xiàn)節(jié)約基建成本，達到節(jié)能減排目的。

1 高頻電源原理及主要特點

1.1 高頻電源原理

傳統(tǒng)的電除塵器供電電源普遍采用工頻可控硅電源，其電路結(jié)構(gòu)是兩相工頻電源經(jīng)過可控硅移相控制幅度后送整流變壓器升壓整流后形成100Hz的脈動電流送除塵器。高頻電源是把三相工頻電源通過整流形成直流電，通過逆變電路形成高頻交流電，再經(jīng)整流變壓器升壓整流后形成高頻脈動電流送除塵器，其工作頻率在20 kHz左右。工頻電源與高頻電源工作原理如圖1所示。

圖1 工頻電源與高頻電源工作原理

1.2 高頻電源的技術(shù)特點

以南京國電環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)的HF－01型高頻電源［1］為例說明其特點:

(1)與工頻電源相比，高頻電源可增大電暈功率，增加電場粉塵的荷電效果。高頻電源在純直流供電方式時有著更小的電壓波動1%(工頻電壓波動＞30%)，更高的電暈電壓(可達到工頻電源二次電壓的130%)，更大的電暈電流(峰值電流是工頻電源二次電流的200%)。

(2)與工頻電源相比，高頻電源的火花控制特性好，僅需很短時間即可檢測到火花發(fā)生并立刻關(guān)閉供電脈沖，因而火花能量很小，電場恢復(fù)快(僅需工頻電源恢復(fù)時間的20%)，從而進一步提高了電場的平均電壓，使電除塵器在同等條件下可提高除塵效率40%～70%。

(3)與工頻電源相比，高頻電源的供電電流由一系列窄脈沖構(gòu)成，其脈沖幅度、寬度及頻率均可以調(diào)整，可以給電除塵器提供各種電壓波形，控制方式靈活，因而可以根據(jù)電除塵器的工況提供最合適的電壓波形。間歇供電時，可有效抑制反電暈現(xiàn)象，特別適用于高比電阻粉塵工況。高頻電源轉(zhuǎn)化效率＞92%，功率因數(shù)＞0.92(工頻電源的效率＜80%，功率因數(shù)＜0.8)，僅電能利用效率上就比工頻電源節(jié)能20%以上。高頻電源獨特的節(jié)能控制模式，在保證除塵效率不變的情況下，與工頻電源相比節(jié)能幅度高達50%～80%以上。

(4)一體化設(shè)計、體積小、重量輕、安裝方便、無需控制室、減少電纜用量。高頻電源的配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、高頻整流變壓器及振打、加熱控制系統(tǒng)集成在一個箱體內(nèi)，可節(jié)省配電室空間，總重量只有工頻電源的1/4。采用高頻電源可節(jié)省動力、控制及信號電纜，減少安裝費用。

綜上所述，高頻電源性能優(yōu)勢明顯，其與工頻電源性能對比如表1所示。

表1 工頻電源與高頻電源性能對比

2 6號爐高頻電源改造可行性分析

射陽港電廠5號機組已投運，電除塵器采用工頻電源，調(diào)試單位于2012年2月16日對其電除塵器進行了性能檢測，測試結(jié)果為:機組負荷660MW時除塵效率為99.61%，脫硫島出口煙塵排放濃度為44.1mg/m3。

根據(jù)脫硫島具有50%左右的除塵效率推算除塵器出口煙塵排放濃度應(yīng)在88.2mg/m3左右。如改為高頻電源后排放濃度可降低40%左右，推算除塵器出口煙塵排放濃度在52.92mg/m3左右，脫硫后煙塵濃度為26.46mg/m3，滿足煙塵排放濃度低于30mg/m3的要求;在同等除塵效率的基礎(chǔ)上，電除塵器運行功耗(高壓部分)相比工頻除塵器，可降低50%左右，有效降低了廠用電率。從上述分析可知，將在建的6號爐電除塵器工頻電源改造為高頻電源是可行的。

3 6號爐高頻電源改造方案

3.1 原工頻電源電除塵器配置

6號爐配套電除塵器為2F4×40M－2×88－150型雙室四電場臥式除塵器;原電源為工頻電源，控制部分為ALSTOM EPIC－III高、低壓合一控制柜，共計16面柜;硅堆變壓器型號為ZZDJ02－2.0/ 72，一次電壓380V(單相)，二次電壓72 kV，輸入功率123 kVA。通過以太網(wǎng)交換機將16臺EPIC－III控制器相連控制16電除塵供電分區(qū)。

3.2 改造方案

江蘇射陽港電廠6號爐電除塵器高頻電源改造方案主要包括以下幾點:

(1)保留電除塵本體及附屬的振打、加熱等就地設(shè)備。

(2)取消16面控制柜及硅堆整流變壓器取消;工頻電源電纜清冊中所列的48根(16個電場，每電場3根)ZRC－YJV22－1－2×150動力電纜計6758m;取消80根ZRC－KVVP2－1－4×2.5信號電纜12000m;由于通訊方式不兼容，故取消原上位機系統(tǒng)。

(3)增加部分。從粉塵的收集情況角度來考慮，一般電除塵第一電場除塵近80%，第二電場10%，第三電場除塵6%，第四電場4%以下的共識，結(jié)合本體容量及實際使用負荷，決定在一電場采用HF－O1型1.6A/72 kV高頻電源，第二、三、四電場采用HF－O1型1.4A/72 kV高頻電源;增加工頻電源分配柜一面，16根ZRC－YJV22－1－3×95動力電纜，共計2300m。增加一套新上位機系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)直接將16臺高頻電源相連，以控制16個供電分區(qū)。

4 改造后除塵效率及經(jīng)濟效益

4.1 改造后除塵效率

通過對5、6號爐電除塵出口煙塵濃度連續(xù)336 h跟蹤觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn):6號爐電除塵出口煙塵濃度較為平衡、穩(wěn)定;而5號爐電除塵出口煙塵含量極不穩(wěn)定。5號爐電除塵器出口煙塵濃度與6號爐相比，普遍高出約10～20mg/m3。6號機組煙塵排放更加穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)5號機組的大面積煙塵排放濃度超高問題。

2013年8月30、31日，由南京電力設(shè)備質(zhì)量性能檢驗中心，對5、6號爐電除塵進行性能試驗，結(jié)果如表2所示。

表2 射陽港電廠5、6號爐電除塵性能測試

從表2的性能測試數(shù)據(jù)可以看出:

(1)6號機組電除塵電場總功耗比5號機組減少67.4%。從400V除塵段電源總開關(guān)一次電流計量來看，每小時同比節(jié)電率為63.8%。

(2)6號爐電除塵出口煙塵排放濃度符合新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223－2011)要求，即重點地區(qū)煙塵低于30mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)。而5號爐煙塵排放滿足不了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

(3)6號機組電除塵出口煙塵濃度(脫硫入口)為55.6mg/m3，比5號機組減少36.3%(5號機組電除塵出口煙塵濃度87.3mg/m3)。

(4)6號爐電除塵除塵效率與5號爐相比，同比提高了0.18%，除塵效率明顯提高。

4.2 改造后經(jīng)濟效益

(1)節(jié)省了基建成本。同等條件下，無論改造或新建項目，減少了電纜用量:以2012年12月招標(biāo)價例，ZRC－YJV22－1－2×150電纜152.8元/m，6758m總價103.26萬元;ZRC－YJV22－1－3×95電纜144.8元/m，2300m電纜總價33.304萬元;動力電纜節(jié)省約70萬元;ZRC－KVVP2－1－4×2.5電纜8.46元/m，12000m電纜可節(jié)省10.15萬元。

(2)避免了投資浪費。6號機組電除塵器電控設(shè)備原選型是工頻電源，改高頻電源后，與原合同單位磋商，變更電控部分合同，直接將原工頻電源改高頻電源，同時根據(jù)每電場粉塵的收集情況及本體容量，合理的選擇各電場高頻電源的容量，只增加三分之一費用，避免了投資浪費，節(jié)省了基建資金。

(3)使用高頻電源后，6號爐電除塵器運行功耗(高壓部分)比5號爐降低67.4%，如按實際發(fā)電量來計算:5號機組電除塵2012年1至12月消耗電能7554968(kW·h)，上網(wǎng)電價按0.4元/(kW·h)計，該機組電除塵每年可節(jié)約運行電費約203.7萬元，兩年可以收回全部投資。

5 結(jié)語

(1)采用電除塵創(chuàng)新技術(shù)可大幅提高除塵效率，降低能源消耗，高頻電源、電袋除塵器等新技術(shù)為電除塵實現(xiàn)低于30mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)及更嚴(yán)格的粉塵排放創(chuàng)造了有利條件，也適應(yīng)建設(shè)環(huán)保節(jié)約型社會需求。

(2)高頻電源取代工頻電源是一種發(fā)展趨勢，新建電除塵選用高頻電源，可節(jié)省土建、電纜等基建成本，降低電能損耗，短周期內(nèi)即可收回投資，優(yōu)勢顯著。

［1］王強，曹為民.HF－01型電除塵高頻電源宣傳.http://wenku.baidu.com/view/3c1bfd8d680203d8cf2f2405.html.2011－11－30.

Application of high－frequency on EPS of 600MW units

Current Thermal Power Plant Air Pollutant Em ission Standards(GB 13223－2011)make more stringent restrictions for dust em ission concentration of coal－fired power plants，the dust em ission standards in key areas is raised from 50mg/m3to 30mg/m3.The out dust em ission of ESP in many coal－fired power plants are difficult to achieve this standard.To solve these problems，a power plant adopted high－frequency power reformation in ESP.The work principle of high frequency power is introduced.The feasibility of using power－frequency instead of the traditionalpower frequency is analyzed.Some measures of the reformation are briefly discussed.Through the reformation the construction costs are saved and the aim of is reached.

high－frequency power;ESP;reformation plan;energy－saving and em ission reduction

X701.2

:B

:1674－8069(2015)02－042－03

2014-10-16;

:2014-12-19

張榮發(fā)(1965-)，男，工程師，江蘇鹽城人，從事電廠基建及有關(guān)技術(shù)管理工作。E－mail:jsyc2748@126.com