引言

電除塵器是火力發(fā)電廠的重要配套設備,其可有效去除煙氣中的顆粒,顯著降低排入大氣中的煙塵量,減少對環(huán)境造成的污染。脈沖電源作為電除塵器本體的供電電源,通過在低于起暈電壓的直流基壓上疊加一定的高壓窄脈沖,可大大提高對細微顆粒物的處理能力,且還能對反電暈現(xiàn)象進行有效抑制,進而大幅提高電除塵器的除塵能力。但是在脈沖電源實際的工作過程中,仍舊存在一定的問題,這就給電除塵器的安全平穩(wěn)運行帶來了不小的隱患。因此,本文對脈沖電源特性及其應用于電除塵器中存在的問題進行系統(tǒng)全面的分析研究,并提出有針對性的解決方案,從而提升電除塵器的除塵性能,為火力發(fā)電廠的正常運行提供可靠保障。

1脈沖電源特性

相較于傳統(tǒng)的供電電源而言,脈沖電源具有如下優(yōu)勢:

1.1突破直流閃絡電壓限制

在實際的工作過程中,脈沖電壓的持續(xù)時間極短,僅有幾十至一百微秒,即便是處于最優(yōu)的工作狀態(tài)下,也僅能形成厚度很薄的一層電荷云,這層電荷云對電場絕緣性所造成的影響可以忽略不計。在理想的條件下,脈沖電源能夠突破直流閃絡電壓的限制,進而能夠提高其電暈功率,從而提升除塵效率。

1.2提高除塵效率,尤其適用于微細粉塵

相較于常規(guī)電源而言,由脈沖電源激發(fā)而形成的電荷濃度能夠達到前者的幾百倍,這就有助于大大提高煙氣粉塵中的荷電量,對于相同的處理工況下,脈沖電源能夠減少30%以上的煙塵排放,50%以上的PM2.5排放,體現(xiàn)出非常優(yōu)良的除塵特性。為了進一步探究脈沖電源的除塵性能,通過對某電廠的1#爐進行了脈沖電源的改造,其配套有雙室五電場的除塵設備,對其中的一室進行改造,另一室則保持不變,改造后的煙塵濃度測量結(jié)果如表1所示。

在整個測試過程中,除塵器其他電場供電電源的參數(shù)保持不變,脈沖電源采用基礎、基礎+脈沖兩種方式相結(jié)合的運行方式。根據(jù)表1的4次測試能夠看出,增加脈沖電源后,對粒徑小于0.07um顆粒的除塵效果非常明顯,減少率高達77%,而對其他兩種粒徑粉塵的去除效果并不明顯。因此,脈沖電源適用于微細粉塵的脫除,可大大提高除塵效果。

1.3工況適應能力強,有效克服反電暈

反電暈主要是由煙塵中的高比電阻粉塵形成的,當高比電阻粉塵被收塵極板吸附后,由于其高比電阻特性,導致其很難被釋放。高比電阻粉塵極性與電暈極正相反,會對后來的荷電粉塵造成一定的排斥作用,并且粉塵層的電荷釋放速度緩慢。隨著粉塵層厚度的不斷增加,當其所形成的電場強度超過粉塵層的臨界值后,就會在粉塵層內(nèi)的間隙造成局部擊穿,進而形成大量與電暈極極性相反的正離子,這些正離子就會在電場力的作用下逐漸向電暈極移動,從而中和電暈極上的負電離子。其表現(xiàn)為電流增大,電壓降低,粉塵二次飛揚嚴重,收塵性能顯著惡化。

相較于傳統(tǒng)的供電形式,脈沖電源具有高電壓、低電流的優(yōu)良輸出特性。由于脈沖電源輸出電流值較小,這就能夠延緩粉塵層的電荷積累速度,進而為粉塵層電荷提供充足的放電時間,能夠有效避免反電暈的形成。其火花電平可比常規(guī)工頻電源提高數(shù)十千伏,加上基礎電源電壓總低于火花電壓,可避免反電暈和二次揚塵,有利于收塵。

1.4大幅節(jié)約電能

脈沖電源在工作過程中的基礎電壓稍高于起暈電壓,其中通過的電流也較小,只需提供除塵需要大小的電場力,就能夠大大降低電能損耗,提高電能的利用效率。脈沖電壓在實際的工作過程中,采用了有效的能量回饋機制,雖然其工作瞬間功率較大,但是其中的能量會隨著脈沖的降低進一步回饋到系統(tǒng)之中,這就能夠大大降低脈沖部分所消耗的電能。

2脈沖電源在電除塵器應用中的問題分析

脈沖電源電流和電壓的仿真波形圖如圖1所示。

根據(jù)上圖的波形能夠看出,脈沖電源輸出側(cè)能夠形成與目標波形相一致的脈沖波形,但是經(jīng)過了一個脈沖之后,上圖中的A點,由于欠阻尼所造成的不利影響,輸出電壓沒有及時回歸到初始狀態(tài),進而導致脈沖發(fā)生拖尾現(xiàn)象。脈沖實際的拖尾時間主要是由直流側(cè)回路決定的,其拖尾時間長達1ms。由于脈沖電源實際回路電阻遠遠大于仿真回路,進而導致負載電容上的剩余電壓大于后者,并且當輸出電壓超過某一數(shù)值后,其所造成的拖尾時間就會相當長,可能導致負載發(fā)生火花放電現(xiàn)象,嚴重影響電除塵器的除塵效率。

3解決方案

為了有效改善脈沖電源的工作狀態(tài),提高其工作過程中的穩(wěn)定性,對脈沖電路進行了科學合理的改進處理,其電路圖如圖2所示。

該電路在充電二極管D2上增設一個反向并聯(lián)的開關s2,再串聯(lián)一個阻值適宜的阻尼電阻R2。整個電路在工作過程中的基本原理保持不變,當脈沖電源形成脈沖電壓后,開關s2導通,C1、Cpluse、Ccoupl以及R2串聯(lián),從而形成一個阻尼回路。相較于直流回路而言,該阻尼回路的時間遠遠小于前者,這就能夠促使負載上的電壓很快恢復到初始狀態(tài),進而能夠有效避免脈沖拖尾和電容剩余電壓積累的情況出現(xiàn)。

4結(jié)語

總而言之,電除塵器是火力發(fā)電廠非常重要的除塵設備,能夠有效降低煙氣中的灰塵量,減小對環(huán)境所造成的污染。通過將脈沖電源運用于電除塵器上,能夠顯著提高其除塵性能,對于發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。