为研究高频电源与高压恒流电源应用在湿式静电除尘器上的性能指标差异，以同一电厂两台相同参数但分别配置高频电源和高压恒流电源湿式静电除尘器为研究对象，在机组运行负荷相同条件下，通过对比采集数据获得：采用高频电源的湿式静电除尘器设备脱除效果优势不明显，但能耗指标高于恒流源2.17倍，高频电源节能增效效果甚微。
1 引言
目前，日趋严格的环保政策对环保设备的要求不断提高。湿法脱硫后烟气夹带的微细粉尘、脱硫脱硝剂及其生成物的逃逸对环境的破坏越来越严重，由于这部分烟气湿度大、温度低等特点决定了常用的干式静电除尘器与布袋除尘器不能应用于湿法脱硫后烟气除尘。山东神华山大能源环境公司具有自主知识产权的柔性电极湿式静电除尘技术解决了这些污染物的达标排放，对细微粉尘的脱除效率达85%以上，同时能够有效脱除PM2.5、SO3、NH3气溶胶、水雾、重金属离子等，污染物综合脱除效率达80%以上。作为湿式静电除尘器的重要能量输入设备——高压电源对排放指标起着非常关键的作用，同时作为系统中最大的用电设备，其耗能指标也决定了整个湿式电除尘器能耗的高低，因此选择合适的高压电源类型对于实现湿式静电除尘器的各项性能指标均起着非常关键的作用。
干式静电除尘器较早使用的是高压电源为单相可控硅电源，后来发展到三相可控硅电源不仅解决了相序平衡的问题，同时使输出电流有了更好的波形，近几年开始出现了高频电源的使用。根据湿式静电除尘器处理的烟气的特点，电场供电多采用的是高压恒流源，经过广泛的工程验证表明：该型电源运行稳定，故障率低，满足烟气达标排放的要求。高频电源近期多用于干式静电除尘器增效改造，且被认为具备相序平衡、波形好、运行电压高、节能、提高除尘效率等诸多优点[1]，但在湿式静电除尘器上应用案例相对较少，其经济性和效能指标数据相对欠缺。
为探讨高频电源设备在湿式静电除尘器与干式静电除尘器应用效能差异，作者对同一电厂两台本体设计参数相同，但分别采用高频电源和高压恒流电源供电的湿式静电除尘器的具体效能指标展开研究，以期明晰高频电源与高压恒流电源应用在湿式静电除尘器上的性能指标差异，为电源选型提供有效的数据支撑的同时促进电源技术的进一步提升。
2 高压恒流电源与高频电源简介
高压恒流电源具有恒流输出特性，功率因数高、工作连续可靠等优点，上世纪 80年代中期开始应用于电除雾及电捕焦行业，并迅速得到广泛的应用。高压恒流电源电路主要包括三个部分：第一部分为L-C谐振变换装置，每个装置的转换器有电感L和电容C组成一个网络回路，将电压源转换成电流源;第二部分为直流高压发生器T/R，完成升压及输出直流高压;第三部分为反馈控制电路，主要包括半导体器件和接触器构成。380VAC/50Hz交流电源经过谐振变换、升压输出高压直流，为静电除尘器提供高压电源，反馈控制系统为高压输出提供闭环控制。原理见下图1，具备恒流输出特性、电流反馈自动适应工况变化、故障率低、功率因数高(COSϕ ≥0.90)、无谐波干扰、对恶劣环境适应性强等优点[2- 3]。
图1 高压恒流电源电气原理图(注：本文经授权发布，转载请注明来源!)
高频电源是新一代的电除尘器供电电源，采用现代电力电子技术，将三相380V/50Hz工频电源经三相整流成直流，经逆变电路逆变成10kHz 以上的高频交流电流，然后通过高频变压器升压，经高频整流器进行整流滤波，形成几十千赫兹的高频脉动电流供给电除尘器电场。高频电源原理框图见下图2，主要包括：整流器、逆变器、变压器和控制器等。高频电源的功率控制方法有脉冲高度调制、脉冲宽度调制和脉冲频率调制三种方法，其输出供电电流由一系列窄脉冲构成，脉冲幅度、宽度及频率均可以调整。该电源具备输出电压平稳、转换效率及功率因数高、质量轻、体积小、控制柜及变压器一体化、对厂用电“污染”小、运行电压高、输出电流大、提高脱除效率等特点[4-5]。
图2 高频电源原理框图(注：本文经授权发布，转载请注明来源!)
3 两种电源运行参数对比
为研究两种电源在湿式静电除尘器上的使用效果，作者选取了同一电厂同期安装投运的两台主要设计参数相同350MW燃煤发电机组，原配套脱硫系统均采用石灰石-石膏法脱硫工艺。为满足新的排放指标，在两台机组脱硫后增设湿式静电除尘器，两台湿式静电除尘器设计参数如表1所示。
表1 湿式静电除尘器设计参数表(注：本文经授权发布，转载请注明来源!)
A机组湿式静电除尘器在2013年11月投运，竣工验收结论符合设计要求，目前运行稳定，排放指标满足设计要求。B机组已经过168试运行，目前运行稳定，正在进行竣工验收工作。两台机组湿式静电除尘器实际运行参数见表2。
表2 高频电源和高压恒流源运行参数表(注：本文经授权发布，转载请注明来源!)
附：相应的设备及表计在投运前均经过业主检验，满足国家相关规范、标准。
结合表1和表2 数据，可以得出：两台的机组静电除尘器本体参数一致， A机组采用高压恒流电源供电，B机组采用高频电源供电，数据测量时锅炉负荷基本一致，作为研究两种高压电源对湿式静电除尘器的效率、电耗的差异性的对象是合适的。根据上述数据分析结论如下：在脱除效率相差3.1%条件下，高频电源的运行电流和电耗指标具有大幅提升，其电耗指标高出恒流源2.17倍，总电流指标超出恒流源2.3倍，输入功率涨幅与提效效果比例差异较大，作为提效手段采用高频电源不具备明显的选择优势。分析原因：湿式除尘器处理对象不仅含由煤燃烧与破碎而成的细颗粒物飞灰，还包括脱硫系统贡献的新颗粒物，颗粒物粒径多在20µm以下，且石膏的平均比例从 2.2%到 21%不等，潮湿的烟气环境促进了颗粒的荷电效果，在恒流源提供的相对较低电场强度下即可达到理想的脱除效果，而采用高频电源加大输入功率的方式，对于要处理的颗粒物而言，在相同的烟气条件下提效效果收效不明显。
4结论
1、高频电源及高压恒流电源均能在湿式静电除尘器上稳定运行，数据显示当设备脱除效率相近时，高频电源的运行电压及电流要明显的高于高压恒流电源。
2、使用高频电源的湿式静电除尘器效率为84.21%，电耗为347kW，使用高压恒流源的湿式静电除尘器效率为81.11%，电耗为160.2kW，高频电源较高压恒流电源电耗数值高出近2.17倍。输入功率涨幅与提效效果比例差异较大，作为提效手段采用高频电源不具备明显的选择优势。
3、湿式除尘器工作的潮湿的烟气环境促进了颗粒的荷电效果，采用高压恒流电源供电方式可以满足该机组配套湿式静电除尘器设备性能指标要求，且电耗指标相对较为理想。
参考文献
[1] 陈颖,郭俊,毛春华.电除尘器高频电源的提效节能应用[J].中国环保产业，2010，(12)：29-31.
[2] 莫跃民.硫酸电除雾器电气系统改造[J].四川冶金，1999，(4)：76-78.
[3] 谢立纪.新型电除雾器的研究与应用[J].南化科技， 1993，(14)：6-9.
[4] 梁天晓.电除尘三相/高频高压电源技术与性能分析[J].自动化技术与应用，2010，(07)：24-27.
[5] 卢刚.高频电源在电除尘前电场的应用[J].中国环保产业，2010，(01)：27-29.
(山东神华山大能源环境有限公司 宋广峰，常景彩)
