电除尘器电源的选择

电除尘器电源的选择

摘要阐述提高竖炉静电除尘运行参数对于电源的要求,阐述传统电除尘器电源的问题和缺点,恒流高压电源应用的优缺点,高压高频电源的应用的优缺点

关键词传统电除尘器高压硅整流的缺点;恒流高压电源的应用;高压高频电源的应用

随着国家对污染控制要求的不断提高,特别是对粉尘排放浓度的控制越来越严格,对于环保除尘设施的运行就提出了更高的要求,这就要求电除尘器技术的不断发展进步。球团厂粉尘治理的主要设施是静电除尘。它不仅担负着球团厂环境污染治理的重要责任,而且更重要的它是竖炉抽风干燥模式的生产工艺设备。一方面要加大竖炉风口的风量,释放大型化竖炉的产能,另一方面要降低粉尘排放量,保证环境的整洁,这就对竖炉静电除尘提出了更高的要求。

众所周知,静电除尘器的除尘机理是利用高电压产生的强电场强度使气体电离,产生电晕放电,含有粉尘的气体进入电场,粉尘颗粒在在气体离子的连续轰击下而荷电,并在电场力的作用下,使气体中的悬浮粒子分离。作为提高静电除尘的运行效果的核心部件整流电源来说必然有了更高的要求。

1传统电除尘器高压硅整流的弊端

传统电除尘器的供电电源是采用可控硅控制的高压硅整流(T/R)设备,将工业交流电转换成高压直流电给电除尘器供电。它的基本工作频率即为电网频率(50Hz或60Hz),其产生的峰值电压比平均电压高约25%,容易在电除尘器的电场中触发电火花,导致电除尘器的运行效率降低。电除尘器的这种传统的低频整流电源T/R主要有五大缺点:1)工作频率低,转换效率低至75%以下,耗费电能;2)工作频率低,变压器和滤波器体积大,重量重,耗费大量的铜和铁,不符合可持续发展,同时价格又高,性价比低;3)电源输入为两相380v交流工频电源,又是工频相位调节,致使输入功率因数低至0.7以下,对电网造成很大的电磁干扰,电磁兼容性差,不符合自然和谐发展;4)体积庞大的电源控制调节机箱和隔离升压用的工频变压器分居两处,耗费空间,增加基建费用;5)输出纹波大,致使电晕电压低下,波形又是单一的工频波,使得无法适应高比电阻的工况,达不到环保领域粉尘排放标准的新要求。在球团竖炉的具体高浓度含尘烟气实际条件下下,传统低频整流电源T/R缺点更加明显。由于高浓度含尘烟气离子迁移率很低,电场要求有较高的电场强度,供电电源的二次电压必须相应提高并且得到保持。常规高压电控装置采用火花频率跟踪方式,这大大限制了电晕功率的提高。在浓度高且分布极不均匀的条件下,局部区域放电强烈,而更大的区域却放电微弱,总体上显示电流正常闪频很高,电控装置则频频关闭导通角,降低运行电压,放电通道因而缩小,电晕封闭范围扩大,影响了净化通道的形成和发展,除尘效率随之降低。

在传统模式下,要提高除尘效率必须增大并保持放电通道,有效提高电晕功率。必然要求提高电源的电压等级、最限度地增大许可闪络频率、合理设置清灰

周期,其要求不断增加。

对于后级电场,随着烟气浓度的降低,电场阻抗减小,电场内各点的放电通道皆已形成,总体阻抗下降,闪弧基本消失,运行参数平稳,电场全进入常规收尘状态,在长期运行过程中,电场内部条件将随着时间的推移而逐渐恶化,由于板线附灰后电场阻抗及电极电性能发生变异,运行电压电流有不同程度的降低。

2恒流高压电源的应用

在这种情况下,恒流高压电源成为解决高浓度含尘烟气的有效电源之一。恒流高压电控装置以其特殊的控制特性而受到关注。恒流源电控具有正反馈、全波导通的特性,工作状态下能够抑制电流的大幅波动和电场闪络,不是靠人工现场调整与设定,而是依靠电路自身的特点自动根据电场阻抗的变化连续改变输入电压而保持输出电流不变。当电场内出现电弧放电时,恒流电控自动降低输出电压以抑制电弧放电的进一步发展,由于电压恢复时间短,电压表的变化幅度很小以致实际看上去没有什么变化,这跟可控硅电源关闭导通角大幅度降低电压电流截然不同。这样,电场能够获得必需并且必要的电晕功率,保证放电通道持续畅通。显然,电场运行电压居高平稳,除尘效率的提高是不言而喻的。

而对于后级电场来说,如采用恒流源电控装置,则能忽略因极板极线刮灰带来负面影响而长期保持恒定的电流输入,从而长久保持预期的除尘效率。

3高频化数字化高压电源的应用

电除尘器的高压脉冲供电是在直流基础电压上叠加幅值较高的窄脉冲。早期实现这种脉冲的方法是利用两套电源设备叠加来实现的,一套产生高压直流基础电压,另一套产生高压脉冲,在高压侧叠加后形成脉冲供电,这种方法能够很好的克服传统高压硅整流的部分缺点。

但是由于其原理决定设备组成较传统模式要更加复杂,其设备造价高,是常规直流的4—8倍,直接造成设备投资大大增加,而对于其中电子元件可靠性要求高。这些缺点直接影响了这种结构高压脉冲供电电源的广泛应用。

随着电子科学技术的不断发展,新型的高频化数字化高压电源成为解决高浓度含尘烟气的有效电源之一。脉冲供电收尘新技术其基本原理是利用可控硅元件的开关作用和整流二极管的单向导电性,在低压端(一次侧)形成脉冲,然后经变压器升压高压硅堆整流后形成既有基础电压,又有窄脉冲供电。这种脉冲供电在低压端产生脉冲,可控硅主回路能连续供电,基础电压调节电路,脉冲产生电路、保护电路,脉冲幅值调节电路等,是技术关键。

高频高压开关电源是一个与供电电源线路频率无关的可变脉动电源,为电除尘器提供一个接近于从纯直流方式到脉动幅度很大的各种电压波形,其恒流特性可以迅速地熄灭火花并快速恢复电场能量,因而可以针对特定的工况提供最合适的电压波形来提高电除尘器的除尘效率。采用高频高压开关电源可以大幅度提高

电除尘器捕集中、低比电阻粉尘的效率,很好地消除高比电阻粉尘的反电晕现象。而且相对于常规的可控硅电源其控制电路,高频高压开关电源的操作更为简单、可靠。

高频高压开关电源其优点是显而易见的:1)脉冲幅值是基础电压的1.1—4倍,且幅值可调;2)便于计算机集中监控;3)电源转换效率高;4)质量轻、体积小,箱内用油少;5)可控硅主回路能连续供电,克服了现常规直流供电可控硅调压不连续的缺点;

总之,电除尘器是一个系统,包括电除尘器本体、电源设备、振打设备、清灰设备、加热器、系统控制器等,欲提高除尘效率,减少粉尘排放,以达到新的环保标准,除了扩大和改进电除尘器本体之外,更经济实用的办法应当说是注重系统,找出薄弱环节,实现最佳控制。而随着新的科学技术发展带来的高科技电源这成为解决传统电源薄弱环节的有效途径。但是我们不能仅仅依靠电源的技术提升解决全部的问题,要通盘考虑,系统全面的考虑问题,不断提升除尘的设备装备和管理维护水平才能真正提高整体环境质量。

参考文献

[1]张殿印.除尘工程设计手册.北京:化学工业出版社教育科学出版社.2005