1、高頻電源的工作原理
靜電除塵器維修將三相交流電壓經整流、濾波,輸出平直的直流電壓。直流電壓經由IGBT逆變橋、諧振電容、諧振電感及高頻變壓器組成的高頻諧振式逆變電路,逆變成高頻交流電壓。逆變波形經過高頻變壓器升壓,再經高頻整流橋整流,從而得到電場所需要的直流電壓。
2、高頻電源的節能原理
電除器能耗主要有3類:
(1)用于粉塵荷電和捕集的電能,稱為有效能耗。
(2)對粉塵荷電和捕集起破壞作用的電能,稱為反效能耗,如反電暈和發生二次揚塵等。
(3)介于兩者之間的電能,為無效能耗,如電暈放電過程中未用于粉塵荷電和捕集的多余電荷等。
在總的電能消耗中,有效能耗的比例很小,反效和無效能耗占了絕大部分。
電除塵器采用常規供電方式運行時,第一電場為入口煙氣,其煙塵濃度最高,運行電壓較低,相應其電流也較低;第二電場由于第一電場已除去了約80%的煙塵,其電壓和電流值均相應增加,而各級電場的能耗也同樣是后級大于前級.但就絕對除塵量而言.前級遠大于后級.這意味著后級電場的大部分電量都是被白白耗掉的。而高頻電源有高于92%的電能轉換效率,相比工頻電源高出20%左右,有效降低了系統的固有轉換能耗。高頻電源的輸出電流工作頻率在0~40kHz之間可調,可為電除塵器提供接近純直流至脈沖幅度較大的各種合適的電壓波形,有效適應煙氣中含塵工況的變化,減小無效及反效能耗的比例。
如果電除塵器陰極線的集塵面積和煙氣量一定的話,電除塵的效率與電場內施加的電壓成正比,因此在一般情況下,電場的平均運行電壓越高,電除塵效率越高。工頻電源有30%的波紋系數,在高粉塵工況下,其峰值運行電壓極易觸發火花,導致電壓陡降并消耗電能,在電場重新恢復電壓的時段內,除塵效率也顯著降低。高頻電源波紋系數小于3%,波紋平穩,使電除塵器能以次火花發生電壓運行,確保其輸出電壓和電流,提高了除塵效率。
改造后性能測試及效果
投資近300萬元對2號爐電除塵器的電氣部分進行了改造,工程共敷設16臺高頻電源動力電纜,吊裝16臺高頻電源安裝在除塵器頂部,通過在上位機上安裝新的控制軟件,對系統實現遠方操控。
改造后,對2號電除塵改造后運行情況進行了性能測試。高頻電源的使用兼有提效及節能2種效果,因此分別測試了3個運行工況(提效模式、節能模式、能效兼顧模式)。其中,提效模式是提高除塵效率不考慮節能,即指電除塵器所有電場在直流工作方式下運行;節能模式是指在保證原有除塵效率的前提下實現節能,即指電除塵器所有電場在脈沖工作方式下運行;能效兼顧模式則是介于兩者之間,即實現一定節能率的前提下,兼顧提效,即指電除塵器前2個電場在直流工作方式下運行,后2個電場在脈沖工作方式下運行。
在設定高頻電源為節能、能效兼顧和提效3種運行模式下,電除塵的除塵效率分別為99.85%,99.85%,99.86%,出口煙塵濃度分別為15.6mg/m3,11.3mg/m3,,12mg/m3,電除塵系統總功耗分別為445.4kW,622.7kW,768.6kW。
(1)對改造后的靜電除塵器進行了空載升壓試驗,二次電壓最高可達74kV,二次電流最大可達1200mA,系統供電質量有了明顯提升,除塵器出口煙塵排放濃度小于13mg/m3,滿足國標特別排放限值要求。
(2)采用的高頻電源為一體化結構,體積小,重量輕。直接安裝在電除塵器頂部,節省了配電室空間,節省了大部分信號電纜和控制電纜。
通過對靜電除塵器進行的高頻電源改造,進一步減少了機組的粉塵排放量,在保證除塵效率滿足國標排放特別限值要求的前提下,還可節約電除塵的能耗損失。在實際運行中還存在一些不足和缺陷,需在后期的工作中持續改進:
(1)高頻電源裝置多安裝在電除塵器頂部,戶外的高溫天氣對裝置內部的電子元器件的可靠性提出了更高要求,應考慮在設備運行環境方面加以改善。
(2)由于高頻電源輸出電壓高,除塵效率高,收塵板積塵量大,在高壓狀態下進行除塵振打時,極易引起二次揚塵,需在控制程序上進行相應調整。
(3)高頻電源裝置在持續以提效模式運行時,輸出電壓相對于節能模式高出近30%.對高頻開關等元器件的絕緣介質、防潮、防靜電等性能指標應有更高的要求。
(4)陽極板在電除塵器進行高頻電源改造后,由于荷電粉塵的積聚量增加極易引起瓷套、瓷軸及瓷瓶等的“爬電”現象,引起電場短路和電壓升不上的情況發生,故障頻次隨著運行時間的增加有上升趨勢,應采取相應技術措施加以消除。
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