本文對(duì)靜電除塵和電袋除塵這兩種目前應(yīng)用較為廣泛的除塵技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比研究，對(duì)靜電除塵及所用高頻直流電源進(jìn)行了詳細(xì)闡述，就工作機(jī)理、除塵效率和節(jié)能效果等進(jìn)行了分析研究，并給出了電袋除塵機(jī)理和優(yōu)勢(shì)，分析了其工作特點(diǎn)。根據(jù)華能汕頭電廠采用的兩種除塵方式的實(shí)際效果進(jìn)行分析比較，得到其具有的不同優(yōu)勢(shì)。

燃煤火力發(fā)電是我國的主要電力供應(yīng)模式，煙塵的排放會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。2012年1月1日起實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求：2014年7月1日起現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐煙塵排放濃度≤30mg/m3，重點(diǎn)地區(qū)≤20mg/m3?；鹆Πl(fā)電廠在競(jìng)爭(zhēng)日益激勵(lì)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，不僅要考慮產(chǎn)出，也要考慮投入，以盡量少的資源投入和環(huán)境代價(jià)實(shí)現(xiàn)盡可能大的產(chǎn)出，切實(shí)做到節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展。高效節(jié)能的火力發(fā)電廠除塵設(shè)備已經(jīng)直接影響到人民群眾的日常生活，而且關(guān)乎到能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文詳細(xì)分析了靜電除塵和電袋除塵這兩種主要除塵方式的優(yōu)劣，并給出了應(yīng)用實(shí)例加以分析。

1、靜電除塵

靜電除塵是在接有直流高壓電的陰極與陽極板之間電場(chǎng)通過煙塵氣體，電離煙塵氣體。負(fù)電氣體離子向陽板運(yùn)動(dòng)過程中與煙塵結(jié)合使其帶負(fù)電向陽極運(yùn)動(dòng)并沉積于陽極板上?？煽毓桦娫词潜容^傳統(tǒng)的靜電除塵方式，通過變壓器將工頻交流電升壓然后半控整流，這種方式輸出脈動(dòng)較大，由于輸出電壓的峰值不能高于擊穿電壓，所以輸出電壓平均值比擊穿電壓低。

隨著全控型功率器件的發(fā)展，尤其是高壓大電流的IGBT快速發(fā)展，電除塵器高頻電源得到極大發(fā)展，成為具有新一代優(yōu)異性能的電除塵器供電裝置。電除塵器高頻電源采用逆變方式，可提供脈沖寬度為微秒級(jí)的電流脈沖給電除塵器供電，是開關(guān)頻率高輸出電壓脈動(dòng)小的直流電，輸出電壓平均值高于可控硅電源，具有更大的電場(chǎng)強(qiáng)度，更高的粒子荷電量和更高的除塵效率，可減少煙塵排放40%~70%，并且可減少電除塵器供電功率50%~80%。高頻電源的火花控制特性好，在火花放電嚴(yán)重的場(chǎng)合，可控硅為半控功率器件，會(huì)縮小其導(dǎo)通角，使得電源輸出功率下降，而高頻電源在幾個(gè)開關(guān)周期內(nèi)能恢復(fù)供電，保證了輸出功率。另外，高頻電源根據(jù)電除塵器的工況可提供較為合適的輸出電壓;高頻電源的效率通常能達(dá)到90%以上;高頻電源由于采用高頻變壓器，具有體積小重量輕的特點(diǎn)，可高度集成，重量僅為工頻電源的1/4;高頻電源輔助設(shè)備少，安裝方便，節(jié)省了費(fèi)用;高頻電源采用三相交流供電，無缺相損耗，對(duì)電網(wǎng)影響小。高頻電源目前有兩種形式，一種是PWM關(guān)高頻電源，一種使用串聯(lián)諧振電路實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的高頻電源。

串聯(lián)諧振高頻電源是將PWM移相控制與諧振變換控制相結(jié)合，通過兩橋臂之間移相角的控制來調(diào)節(jié)輸出電壓，通過恒頻控制實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管的零電壓零電流軟開關(guān)，大大減小了開關(guān)損耗和噪聲干擾，實(shí)現(xiàn)較高的開關(guān)頻率，并具有類似恒流源的特性，能有效抑制除塵電場(chǎng)火花的大電流沖擊，并快速熄滅火花并恢復(fù)電場(chǎng)的能量。

串聯(lián)諧振高頻電源電路如圖1所示。其中，Uc1為電容C1的端電壓，由電網(wǎng)經(jīng)三相全橋整流得到，Q1~Q4組成全橋逆變電路，Cr為諧振電容與變壓器分布電容折合到變壓器原邊的等效電容，Lr為諧振電感與變壓器漏感串聯(lián)得到的等效電感。整個(gè)電路的諧振頻：

當(dāng)開關(guān)頻率f 與諧振頻率fr 相等時(shí)，得到最大諧振峰值電壓，輸出功率達(dá)到最大。

Q1與Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相位相差180°，中間有死區(qū);Q3和Q4之間相差也是180°，中間有死區(qū)。只有在Q1、Q4同時(shí)導(dǎo)通或Q2、Q3同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，逆變器橋才能通過變壓器向副邊傳遞能量。通過改變移相角，就可以改變Q1、Q4及Q2、Q3的導(dǎo)通時(shí)間，通過調(diào)整這2組驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖之間的相位移θ ，就可以改變輸出功率。由于Q3和Q4相對(duì)于Q1和Q2先通斷，所以Q3和Q4為超前臂，Q1和Q2為滯后臂。

僅通過高頻變壓器實(shí)現(xiàn)的電壓抬升是不足以滿足電除塵的電壓等級(jí)要求，因此需要進(jìn)行整流電路的電壓抬升。為串級(jí)倍壓整流電路。圖2為變壓器倍壓整流電路，整流電路所用二極管一般為高壓硅堆。

2、電袋除塵

除了靜電除塵器外，布袋除塵器也是應(yīng)用較為廣泛的高效除塵器[2]。布袋除塵器的優(yōu)點(diǎn):除塵效率高，出口排放能達(dá)到30mg/Nm3左右; 通過濾料提高處理細(xì)微煙塵的能力;適于凈化帶有火花的煙塵氣體;除塵效率與運(yùn)行時(shí)間成正比關(guān)系。布袋除塵器的缺點(diǎn)：運(yùn)行阻力大，容易造成布袋堵塞，導(dǎo)致縮短使用壽命，因此需要吸風(fēng)機(jī);吸風(fēng)機(jī)功率較大，能耗高;更換濾袋導(dǎo)致使用成本提高，增加了工作量;濾料和濾袋大多不能經(jīng)受高溫?zé)煔狻?/p>

將電除塵器與布袋除塵器結(jié)合起來的電袋除塵器能有效解決其局限性，如圖3 所示。電袋除塵器工作原理:煙塵氣體在氣流分布板的作用下均勻進(jìn)入除塵器，電場(chǎng)使煙塵大部分帶負(fù)電荷，并在電場(chǎng)力作用下向陽極移動(dòng)并沉積于陽極板上，經(jīng)過電除塵處理后含有少量煙塵的煙氣少部分通過多孔板進(jìn)入濾袋收塵區(qū)，其余大部分煙氣向下部，然后由下而上進(jìn)入布袋除塵區(qū)，煙塵被滯留在濾袋表面上，經(jīng)過兩次除塵的純凈煙氣經(jīng)提升閥進(jìn)入煙道排出。電袋除塵提高了除塵效率，進(jìn)一步降低了發(fā)電廠除塵成本。因此，電袋除塵器對(duì)于發(fā)電廠除塵器改造意義重大，而且和脫硫技術(shù)相結(jié)合可以提高脫硫效率。

電袋除塵方式相對(duì)其它方式有如下特點(diǎn)：

(1)電袋除塵器效率高且穩(wěn)定。電袋復(fù)合除塵器發(fā)揮了布袋除塵器對(duì)煙塵特性適應(yīng)范圍廣泛的特點(diǎn)，不再受煙氣煙塵特性變化的影響，含塵煙氣先經(jīng)電除塵器除去大部分煙塵，再由布袋除塵器除去煙氣中殘余的微細(xì)煙塵，即彌補(bǔ)了電除塵器除微細(xì)煙塵效果不高的缺陷，又降低了布袋除塵器的壓力，提高了煙塵的凈化效率。

(2)與純布袋除塵器相比，在運(yùn)行過程中電袋除塵器運(yùn)行阻力低，由于前方靜電除塵器，大部分煙塵在到達(dá)布袋除塵器以前已被清除，袋除塵煙塵負(fù)荷低，壓力損失小，并且荷電煙塵改變了濾袋粉餅結(jié)構(gòu)，煙塵之間排列蓬松有序、透氣性好，使濾袋阻力變小，因而可以選擇較長的清灰周期和較低的噴吹壓力。

(3)電袋除塵器運(yùn)維費(fèi)用低，電袋復(fù)合除塵器結(jié)構(gòu)緊湊，電除塵單元除去了大部分的煙塵，大幅降低了濾袋負(fù)荷，因而可以選擇較高的過濾風(fēng)速，濾袋除塵區(qū)中，濾袋數(shù)量少，減少了布袋收塵部分的成本和延長了濾袋的使用壽命，從而降低了濾袋的更換維護(hù)費(fèi)用。降低了運(yùn)行阻力并節(jié)省了引風(fēng)機(jī)的電耗。清灰周期比一般除塵器大幅延長，節(jié)省壓縮空氣消耗量，減少空壓機(jī)的電耗費(fèi)用。

3、應(yīng)用實(shí)例

以華能汕頭電廠除塵改造作為實(shí)例對(duì)電袋除塵與采用高頻電源的靜電除塵進(jìn)行比較。華能汕頭電廠#1、#2機(jī)組爐除塵器原配套兩臺(tái)雙室四電場(chǎng)臥式除塵器，設(shè)計(jì)除塵效率≥99.2%，極板型式為大C型板，極線型式全部為螺旋線，出口設(shè)槽極板，振打方式全部采用側(cè)部饒臂錘振打;其一、二、三、四電場(chǎng)高壓供電和整流變壓器;工程于1995年底通過168h滿負(fù)荷試運(yùn)，1996年完成性能考核試驗(yàn)工作。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，采用電袋除塵方式進(jìn)行除塵改造，電袋除塵器方案陰陽極振打方式為頂部電磁振打。華能汕頭電廠#3機(jī)組為600MW機(jī)組，機(jī)組采用兩臺(tái)靜電除塵器，每臺(tái)除塵器為二通道四電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，以機(jī)組負(fù)荷的測(cè)量值作為閉環(huán)反饋控制信號(hào)。本體及電控系統(tǒng)設(shè)備均由福建龍凈生產(chǎn)，機(jī)組于2005年09月投入運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，改造工程對(duì)電除塵器第一和第二電場(chǎng)工頻整流電源進(jìn)行改造，更換為高頻高壓電源，同時(shí)對(duì)振打及加熱控制系統(tǒng)整合，通過改造以達(dá)到降低除塵器耗電率、降低煙塵排放的目的。具體數(shù)據(jù)如表1所示。從表中，可以得到電袋除塵在除塵效率和漏風(fēng)率上優(yōu)于靜電除塵，靜電除塵在風(fēng)阻和節(jié)能方面優(yōu)于電袋除塵。

4、結(jié)束語

本文重點(diǎn)分析了靜電除塵和電袋復(fù)合除塵兩種除塵方式的工作機(jī)理、除塵效果。說明了在靜電除塵方式中，高頻電源相對(duì)傳統(tǒng)可控硅電源的優(yōu)勢(shì)，給出了其電路結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理。給出了電袋復(fù)合式除塵方式相對(duì)其它方式的特點(diǎn)。通過華能汕頭電廠的兩種除塵改造的應(yīng)用實(shí)例加以分析，對(duì)比得到了兩種除塵方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

編輯：張偉