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摘要：从电除尘器节能降耗的角度出发，首先介绍了电除尘器的工作原理、节能原理、影响因素及技术特点；然后以某电厂600MW机组电除尘器高压电源的节能改造为例，证实了这种节能改造在保证电除尘效率的前提下可以实现电能消耗的显著降低，为以后类似机组的节能改造提供了经验。
关键词：电除尘；节能；控制系统；高压电源
0. 引言
随着煤炭市场价格的不断提高，以及国家对节能减排力度的不断加强，火电企业面临着严重的挑战。从自身角度寻求节能降耗的途径已成为发电企业的重要手段。电除尘器是火力发电厂重要的环保设备，其工作状况的好坏，对机组的稳定运行和经济性有着重要的影响。而电除尘器的电能消耗主要是高压电源，低压设备电耗所占份额较小，而低压电器能耗也是保证设备正常运行所必需的，节能空间很小，因此，一般从高压电源的节能来考虑。电除尘技术发展至今，其主要节能手段之一是通过先进的电源控制产品来优化除尘器运行方式来实现除尘器的节能高效运行。其二是利用高频电源产品实现。高频电源产品存在一次性投入成本较常规电除尘工频电源设备偏高。从节能和减排效果上，当前的高频电源技术和先进的工频电源技术都各具优势，应用中根据煤质特点合理选择均可达到节能减排的预期效果[1-3]。目前，超临界600MW机组电除尘器的收尘耗电量约占整台机组发电容量的0.2%—0.25%。因此在保证电除尘效率不降低的情况下，最大限度的减少电能消耗对火电企业的节能增效具有重要的意义。
1. 电除尘器的工作原理及其性能影响因素
电除尘器是利用高压电场对荷电烟尘的吸附，将粉尘从含尘气体中分离并收集下来的除尘器[4]。其实收尘主要过程为：含尘气体进入电除尘器后，在高压电场作用下使悬浮于含尘气体中的烟尘受到气体电离作用而荷电，荷电烟尘在电场力的作用下向极性相反的电极运动，并吸附在电极上，最后通过振打或冲刷从极板、极线上脱落，同时在重力的作用下落入灰斗中排除。由此可见，电除尘器的有效供电对其除尘效率其非常重要的作用。
燃煤的含硫量、灰分、飞灰可燃物，烟气流速、烟气温度、烟尘浓度、烟尘成分、粒度、比电阻等均对高压电源的运行电耗和除尘效率有直接影响[5-7]。当其条件对烟尘荷电、除尘有利时，一般电除尘器的运行参数好、电耗高，除尘效率也高；但有些特性烟尘使电场内发生反电晕，尽管电除尘器电耗大，但却未能有效用到收尘上，反而使除尘效率下降。此外锅炉运行负荷越低，除尘效率越高，能耗也越高。供电控制方式也将影响除尘器性能，电除尘器供电控制方式主要指其高压、低压电源供电的控制方式。
2.高频电源节能技术
电除尘主要电能消耗是高压电源。高频电源是一个与线路频率无关的可变脉动电源，它能提供给除尘器一个接近纯直流电压波形或脉动幅度很大的各种电压波形，同时可以根据需要调整电压波形，从而提高除尘效率。由于高频电源采用了串并联混和谐振拓扑结构[8]的逆变器，功率器件关断损耗为零，降低了器件的关断应力，提高了效率，减少电磁干扰。同时有横流特性[9]，在输出短路时有很好的限流能力，提高了系统可靠性，适合火花冲击、短路频繁的现场工况条件。
3.改造案例分析
3.1 基本情况
某电厂的装机容量为2400MW，拥有4台600MW亚临界燃煤机组，其中一期1#机组于2005年投产发电，2#、3#、4#机组于2006年全部投产发电。该电厂采用高效除尘、脱硫、脱硝技术，除尘效率一般可达99.3%，脱硫效率可达95%以上。电厂采用原煤属于低硫煤，但其三氧化二铝和二氧化给的含量较低，只有80.81%，三氧化二铝、二氧化硅和三氧化二铁的含量只有84.41%，氧化钠、氧化钾含量较高，该煤种的粉尘比电阻较低，属于较好收尘的煤种。该电厂的4台机组电除尘全部采用浙江佳环电子有限公司生产的设备双室四电场电除尘器，平时运行稳定，满足烟尘排放的环保要求，但运行电耗较高，平均为900-1000kw/h。虽然电除尘系统原有部分基于手动调节的节能功能，但由于在不同煤种和不同机组负荷下，所需调整的状况均不同，调整工作量大，在实际运行中运行人员一般不太轻易或频繁改变电除尘的运行方式，节能实现的可行性和操作性不大，造成电除尘量一直高居不下。该电厂于2009年5月对4#机组的电除尘器首先进行改造。
3.2改造方案
经多方的多次研究分析，节能改造的主要内容为：更换为ALSTOM 的EPIC Ⅲ 控制系统；更换了可控硅等相关器件；保留了原高压控制柜的壳体；保留了原低压加热、振打的PLC及低压柜；新安装了上位机及相关软件；更换了电除尘的出口烟气浊度仪。
ALSTOM 的EPIC Ⅲ 控制系统是先进的电控系统，代表了国际上电除尘电源控制的最高水平，具有强大的节能优化软件、先进的火花控制和电弧抑制、高低压一体化设计、浊度排放和电能输入闭环控制、逐级电场电能输入优化控制、半脉冲充电比控制、降功率振打等功能特点，最大限度地降低了电除尘器的功耗。
3.3 改造后的效果
通过改造，该4#号机组电除尘器耗电率大幅度下降，耗电量由原来的900kw/h-1000kw/h降低到350kw/h-400kw/h。节电率高达60%-65%。同时进过相关电力研究院的试验，该机组电除尘效率由以前的99.3%提高到99.7%。此外，实测的出口粉尘浓度也降低，变为33mg/m3 。 由于节能效率于机组负荷以及煤质具有较大关系，4#锅炉机组电除尘每年可节约的电量为（按机组运行5000小时/年计算）：3000000 kw/h。按照每千瓦时电价为0.4元计算，该电除尘器每年可以节约资金120万元。而此次改造总费用为150万元，可见只需要15个月就可以收回成本，其经济效益十分可观。
4 结论
本次节能改造，锅炉电除尘器在不改动本体，仅通过控制系统的技术改造而成功地实现了节能、提效的预定目的。在保证电除尘器除尘效率不降低的前提下，大大降低了电除尘电气设备的电耗，减少了企业的发电成本，对火电企业节能减排工作和经营工作都起到了极大的促进作用，对其他火电厂均值得借鉴和参考。同时通过此次改造，处理了电除尘系统存在的缺陷和隐患，优化提高了电除尘的可靠性、稳定性，从而大大减少设备损耗，延长设备使用寿命，减少设备维护量，降低设备维护费用。
參考文献：
[1]电除尘节能技术在600MW超临界机组上的应用 沈迎，张伟，林丽志 2011.2
[2]《火力发电厂电除尘技术》原永涛 等著 化学工业出版社
[3]电除尘电源节能改造 朱琪 [J] 2008 Vol.30 No.7
[4]电除尘节能改造技术在600MW机组上的实际应用 牛继红、许飞跃、刘永红、李仁贵、郑国强
[5]600MW机组电除尘系统节能改造的研究 佟鹏 郭喆
[6] 电除尘器除尘效率影响因素及应对措施 陈桂文，肖登明 [J] 电力环境保护 2007.12
[7]提高电除尘器除尘效率的供电措施 胡志光，胡满银，高香林 [J] 华北电力技术 1996 NO.2
[8]亚临界600MW机组电除尘节能运行方式分析 李笋 贵州金元发电运营有限公司盘南分公司 2010.01
[9]丁然、赵珊 电除尘器的节能控制策略[J].辽宁科技大学学报.2008.31（1）：46-48
关键词：电除尘；节能；控制系统；高压电源
0. 引言
随着煤炭市场价格的不断提高，以及国家对节能减排力度的不断加强，火电企业面临着严重的挑战。从自身角度寻求节能降耗的途径已成为发电企业的重要手段。电除尘器是火力发电厂重要的环保设备，其工作状况的好坏，对机组的稳定运行和经济性有着重要的影响。而电除尘器的电能消耗主要是高压电源，低压设备电耗所占份额较小，而低压电器能耗也是保证设备正常运行所必需的，节能空间很小，因此，一般从高压电源的节能来考虑。电除尘技术发展至今，其主要节能手段之一是通过先进的电源控制产品来优化除尘器运行方式来实现除尘器的节能高效运行。其二是利用高频电源产品实现。高频电源产品存在一次性投入成本较常规电除尘工频电源设备偏高。从节能和减排效果上，当前的高频电源技术和先进的工频电源技术都各具优势，应用中根据煤质特点合理选择均可达到节能减排的预期效果[1-3]。目前，超临界600MW机组电除尘器的收尘耗电量约占整台机组发电容量的0.2%—0.25%。因此在保证电除尘效率不降低的情况下，最大限度的减少电能消耗对火电企业的节能增效具有重要的意义。
1. 电除尘器的工作原理及其性能影响因素
电除尘器是利用高压电场对荷电烟尘的吸附，将粉尘从含尘气体中分离并收集下来的除尘器[4]。其实收尘主要过程为：含尘气体进入电除尘器后，在高压电场作用下使悬浮于含尘气体中的烟尘受到气体电离作用而荷电，荷电烟尘在电场力的作用下向极性相反的电极运动，并吸附在电极上，最后通过振打或冲刷从极板、极线上脱落，同时在重力的作用下落入灰斗中排除。由此可见，电除尘器的有效供电对其除尘效率其非常重要的作用。
燃煤的含硫量、灰分、飞灰可燃物，烟气流速、烟气温度、烟尘浓度、烟尘成分、粒度、比电阻等均对高压电源的运行电耗和除尘效率有直接影响[5-7]。当其条件对烟尘荷电、除尘有利时，一般电除尘器的运行参数好、电耗高，除尘效率也高；但有些特性烟尘使电场内发生反电晕，尽管电除尘器电耗大，但却未能有效用到收尘上，反而使除尘效率下降。此外锅炉运行负荷越低，除尘效率越高，能耗也越高。供电控制方式也将影响除尘器性能，电除尘器供电控制方式主要指其高压、低压电源供电的控制方式。
2.高频电源节能技术
电除尘主要电能消耗是高压电源。高频电源是一个与线路频率无关的可变脉动电源，它能提供给除尘器一个接近纯直流电压波形或脉动幅度很大的各种电压波形，同时可以根据需要调整电压波形，从而提高除尘效率。由于高频电源采用了串并联混和谐振拓扑结构[8]的逆变器，功率器件关断损耗为零，降低了器件的关断应力，提高了效率，减少电磁干扰。同时有横流特性[9]，在输出短路时有很好的限流能力，提高了系统可靠性，适合火花冲击、短路频繁的现场工况条件。
3.改造案例分析
3.1 基本情况
某电厂的装机容量为2400MW，拥有4台600MW亚临界燃煤机组，其中一期1#机组于2005年投产发电，2#、3#、4#机组于2006年全部投产发电。该电厂采用高效除尘、脱硫、脱硝技术，除尘效率一般可达99.3%，脱硫效率可达95%以上。电厂采用原煤属于低硫煤，但其三氧化二铝和二氧化给的含量较低，只有80.81%，三氧化二铝、二氧化硅和三氧化二铁的含量只有84.41%，氧化钠、氧化钾含量较高，该煤种的粉尘比电阻较低，属于较好收尘的煤种。该电厂的4台机组电除尘全部采用浙江佳环电子有限公司生产的设备双室四电场电除尘器，平时运行稳定，满足烟尘排放的环保要求，但运行电耗较高，平均为900-1000kw/h。虽然电除尘系统原有部分基于手动调节的节能功能，但由于在不同煤种和不同机组负荷下，所需调整的状况均不同，调整工作量大，在实际运行中运行人员一般不太轻易或频繁改变电除尘的运行方式，节能实现的可行性和操作性不大，造成电除尘量一直高居不下。该电厂于2009年5月对4#机组的电除尘器首先进行改造。
3.2改造方案
经多方的多次研究分析，节能改造的主要内容为：更换为ALSTOM 的EPIC Ⅲ 控制系统；更换了可控硅等相关器件；保留了原高压控制柜的壳体；保留了原低压加热、振打的PLC及低压柜；新安装了上位机及相关软件；更换了电除尘的出口烟气浊度仪。
ALSTOM 的EPIC Ⅲ 控制系统是先进的电控系统，代表了国际上电除尘电源控制的最高水平，具有强大的节能优化软件、先进的火花控制和电弧抑制、高低压一体化设计、浊度排放和电能输入闭环控制、逐级电场电能输入优化控制、半脉冲充电比控制、降功率振打等功能特点，最大限度地降低了电除尘器的功耗。
3.3 改造后的效果
通过改造，该4#号机组电除尘器耗电率大幅度下降，耗电量由原来的900kw/h-1000kw/h降低到350kw/h-400kw/h。节电率高达60%-65%。同时进过相关电力研究院的试验，该机组电除尘效率由以前的99.3%提高到99.7%。此外，实测的出口粉尘浓度也降低，变为33mg/m3 。 由于节能效率于机组负荷以及煤质具有较大关系，4#锅炉机组电除尘每年可节约的电量为（按机组运行5000小时/年计算）：3000000 kw/h。按照每千瓦时电价为0.4元计算，该电除尘器每年可以节约资金120万元。而此次改造总费用为150万元，可见只需要15个月就可以收回成本，其经济效益十分可观。
4 结论
本次节能改造，锅炉电除尘器在不改动本体，仅通过控制系统的技术改造而成功地实现了节能、提效的预定目的。在保证电除尘器除尘效率不降低的前提下，大大降低了电除尘电气设备的电耗，减少了企业的发电成本，对火电企业节能减排工作和经营工作都起到了极大的促进作用，对其他火电厂均值得借鉴和参考。同时通过此次改造，处理了电除尘系统存在的缺陷和隐患，优化提高了电除尘的可靠性、稳定性，从而大大减少设备损耗，延长设备使用寿命，减少设备维护量，降低设备维护费用。
參考文献：
[1]电除尘节能技术在600MW超临界机组上的应用 沈迎，张伟，林丽志 2011.2
[2]《火力发电厂电除尘技术》原永涛 等著 化学工业出版社
[3]电除尘电源节能改造 朱琪 [J] 2008 Vol.30 No.7
[4]电除尘节能改造技术在600MW机组上的实际应用 牛继红、许飞跃、刘永红、李仁贵、郑国强
[5]600MW机组电除尘系统节能改造的研究 佟鹏 郭喆
[6] 电除尘器除尘效率影响因素及应对措施 陈桂文，肖登明 [J] 电力环境保护 2007.12
[7]提高电除尘器除尘效率的供电措施 胡志光，胡满银，高香林 [J] 华北电力技术 1996 NO.2
[8]亚临界600MW机组电除尘节能运行方式分析 李笋 贵州金元发电运营有限公司盘南分公司 2010.01
[9]丁然、赵珊 电除尘器的节能控制策略[J].辽宁科技大学学报.2008.31（1）：46-48