三相电源在电除尘器上的应用(精)
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三相电源在电除尘器上的应用
作者:刘辛酉宋相光
简要:电除尘器,温度变化大,粉尘比电阻高,有一定粘性,钾、钠含量高,绵状粉尘多,除尘本体内容易出现温度分层等特点,运行电压低,运行电流小。二次扬尘严重,低压振打清灰不科学,各电场振打周期只是贯用经验设置,无现场科学智能设定。通过三相硅整流电源设备,使输出电晕功率提高,寻求最科学振打时序,从而提高除尘效率。
关键词:电除尘器、粉尘、振打、单相电源、三相电源
一、概况:
某钢厂球团系统所配除尘器,温度变化大,粉尘比电阻高,有一定粘性,粉尘多,除尘本体内容易出现温度分层等特点,运行电压低,运行电流小。原因:在运行状态下,始终在阴极线、收尘板上聚集一层比电阻相当高的粉尘层,造成当前压降和运行电流小。及输出功率不足,这也是我们常说的“阻抗不匹配”,这种状态是引起的除尘效果不理想的一个很重要的因素。二次扬尘严重,低压振打清灰不科学,原因:各电场振打周期只是贯用经验设置,无现场科学智能设定。
现场入口烟气量540000M2/h,配单室三电场120M2电除尘器一台,同极间距400mm,入口浓度10-15g/Nm3,现出口浓度小于100mg/Nm3。
二、解决方案
1、由于工况及粉尘特殊特性,显然现有单相高压硅整流电源,已无法满足当前烟气排放效率需求,在现有特定条件下,怎样提高有效电压及电流,保证足够的电晕功率从而加大场强是关键,可选用三相硅整流电源设备,使输出电晕功率提高一倍以上。
2、低压振打清灰不利,可采取电控一体化管理模式,将高压所有运数据都映射到低压PLC上,系统具有智能分析的能力,通过伏安运行曲线、
压降,观察判断当前电场内部积灰情况,调整当前振打周期。就可避免不同的现场工况,二次扬尘严重,振打清灰不利,容易出现电晕封闭及反电晕现象等问题。寻求最科学振打时序,从而提高除尘效率。
3、由于电场始终带电运行,如不能及时把阴、阳极上粉尘清除干净,久而久之,很容易粘上一层振打不下来的粉尘,应该寻求最科学振打时序,同时进行高低压联锁,采取降伏或每天夜间对不同电场错开进行断电振打,这样完全避免起晕电压偏移、及除尘排放无法长期保证等问题。
4、加强低压系统:采用智能低压系统替换现有的低压控制设备,采用触摸屏整合对应通道的高低运行数据和控制参数,构成一体化的监控管理终端;实现振打时序自动修正和降压断电振打,最大程度提高振打效果;改进加热控制系统,提高各个加热点的监控和管理,确保保温箱稳定恒温状态。事实上,只要带载工况清灰效果好,就能越逼近空载工况,高压的运行状况就可以大大改善,就能够大幅度提高除尘效率。
三、单相硅整流电源与三相流硅整电源对比说明:
1、关于单相高压电源
如图一(a)为单相二次电流的模拟波形图。如右图的照片,是单相电源的典型闪络封锁波形。
单相电源主要存在问题:
①、电能转换效率比较低。理论计算效率
只有70%,实际为66%左右。
②、不平衡供电。因为,在四电场或五电场实际应用中,其中一个电场的高压电源,单相380VAC/50HZ输入,一相工作,另两相处于空载。电除尘器选用的电源规格越大,不平衡问题就越严重,无法保证电网的功率因数指标。对于一台1000mA/72KV的设备就有271A的电流无法平衡。
③、平均电压低。负载的二次电压与峰值电压之间存在25-35%的脉动,系统阻抗不匹配,容易产生火花击穿,容易出现大电流/低电压,或者低电流/大电压运行状态,影响整体的除尘效率。
2、关于三相高压电源
如图一(b)和如图一(c)所示,
是三相电源二次电流的叠加波形和叠加
后的实际波形示意图。主回路是由六只
可控硅构成的三相移相调压电路,高压
硅整流变压器也是三相输入,三相输出,
三相整流成一路直流高压加到电除尘器。
三相高压电源的主要特点:
①、电能转换效率高。因为采用完全的三相调压,三相升压、三相整流。
功率因素≥95%,电网损耗最小;它能有效地克服当前单相电除尘高压电源功率因素低(≤70%)、缺相损耗、不平衡供电的弊端。也比高频开关的效率更高,因为高频逆变时,仍为单相;高频的最大功率因素
可以接近90%。
②、输出电压高。单相的峰值电压比平均电压
高25-35%,而三相电源的峰值电压与平均电
压比较接近≤5%。如右图所示,上方波形为
二次电流,下方波形为二次电压波形,几乎
接近直流信号。从而有效地提高粉尘的荷电
能力,提高除尘效率。
③、三相供电完全平衡。因为单相电源在使用中,始终用一相,空两相,
在大型电除尘器中不平衡电流可达500A以上。而三相电源各相电压,电流,磁通的大小相等,相位上依次相差120°。任何时候电网都是平衡的,是最科学合理的用电模式。
④、超大功率输出。单相电源如果设计到2000MA/72KV的规格,一次输
入额定电流为:541A;而同样2000MA/72KV的三相电源,一次电流仅为:230A;两者供电输入一次电流相差:311A。近两年已经发现单相电源超过1600MA/72KV以上,设备出现一些问题。高频开关电源由于技术问题,更难以发展超大功率电源。然而,近几年,国家推行节能降耗产业政策,新上的项目都是大型化的(如600MW和1000MW发电机组,选用的电源为1800MA/72KV和2000MA/72KV);今明两年基本要淘汰50MW以下的发电机组。因此,三相电源是最符合国家产业政策的。
⑤、节能效果好。因为转换效率比单相电源提高25%,三相完全平衡输
入,单台额定输入电流可减小几百安培,输出二次平均电压比单相电源提高15%,有效提高除尘效率。这些因素都直接转化成节能的效果。
一台110M2四电场的静电除尘器,当年减少电费即可收回三相高压电源所增加的投资。
四、经济效益
以120M2四电场的电除尘器选 1.0A/72K V为例:
①、基本参数:
单相电源:一次电压:单相380(V),二次电压:72(K V);
一次电流:单相271(A),二次电流:1.0(A);
输入功率:103(K V A),输出功率:72(K W)。
三相电源:一次电压:三相380(V),二次电压:72(K V);
一次电流:三相115(A),二次电流:1.0(A);
输入功率:76(K V A),输出功率:72(K W)。
②、输入功率与输入电流计算方法
四套单相输入总功率:P总=4*103=412(K V A);
四套单相输入电流:
其中三套按A、B、C三相交叉接线,构成三相供电;
P3=3*103=309(K V A),计算公式:P3=I*V*1.732,
I=P3/(V*1.732)=309000/(380*1.732)=469(A);
第四电场的电流为:271(A),
因此:单相输入总电流:I总=469+271=740(A)。
?四套三相输入总功率:P总=4*76=304(K V A);
四套三相输入总电流:I总=4*115=460(A)。
输入功率减少=412-304=108(K V A);
输入电流减少=740-460=280(A);
③、单相的配电负荷容量
按四套高压输入额定电流:740(A);低压系统按三相各100(A)计算,外加检修、照明用电。实际选配的负荷容量应为:1000(A);变压器的容量P=1.732*380*1000=658(K V A);实际应选配变压器规格:630(K V A)。
④、三相的配电负荷容量
按四套高压输入额定电流:460(A);低压系统按三相各100(A)计算,外加检修、照明用电。实际选配的负荷容量应为:630(A);
变压器的容量P=1.732*380*630=415(K V A);实际应选配变压器规格:450(K V A)。
⑤、节约电费计算
变压器容量可以减少:180(K V A),630-450=180(A);
初级输入电流可以减小:280(A),740-460=280(A);
每年可减少工业用电基本费:(按每月:20元/K V A核算)180*20*12=43,200(元);每年可减少工业用电电费:(按每度:0.75元核算);280(A)转换成功率:P=1.732*380*280=184(K V A);
184*0.75*24*12=39,744元;两项合计每年节省电费:82,944元。