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摘要：本文介绍了某600MW级发电厂1号炉电除尘高频电源改造的实施过程，从项目策划背景、实施、遇到的技术难点及处理方式、实施后的测算等各方面对西北首台66万千瓦机组高频电源改造项目进行了阐释，对于其他同类型火力发电机组电除尘系统的节能降耗改造具有很好的参考价值。
关键词：高频电源;节能降耗;技术改造
引言
电除尘器是广泛应用于火力发电、水泥、冶金等行业去除烟气中粉尘的主要设备，目前在我国燃煤电厂除尘设备中95%以上采用电除尘器。目前，电除尘器使用的电源多是传统的工频可控硅电源，工频可控硅电源存在电能利用率低、电除尘器能耗高的缺点，同时存在着当粉尘比电阻较高、易出现反电晕现象时，除尘效果就会明显下降，达不到原电除尘器的设计指标及环保排放要求的问题。
1 技术改造内容
1.1 采购、生产、供货、安装1号机组1至3电场共12套高频电源及其辅助设备。
1.2 将原有旧设备、电缆的拆除和清理工作并对新高频电源设备进行安装和调试。
1.3 培训运行和维护工程技术人员，使其能得心应手的操作维护、修改和调试高频电源设备及其辅助设备。
1.4 改造电场原低压远程控制系统与改造后的高频高压电源远程控制系统的整合，实现振打电机控制及降压振打等高低压联动控制功能，并在辅网系统和上位机上进行监视和控制，实现高频电源、振打系统、加热系统、料位系统的统一组态。
1.5 调试上、下位机控制系统，并留有烟尘浊度仪的信号接口，具备电除尘的闭环控制。
2 改造前设备概况
某电厂原电除尘电控系统均由浙江佳环公司生产供货，电除尘器用能设备包括高压部分和低压部分，A、B两台除尘器各设一台除尘变压器及电除尘A/B PC段、电除尘MCC段，为高压动力柜和低压动力柜供电。
每台机组电除尘现有高压智能控制器型号为：GGAj02-2.2A/72Kv高压智能控制器8套（一、二电场），GGAj02-2.0A/72Kv高压智能控制器8套（三、四电场）;8台GGAJO2-2.2A/72KV高压硅整流变，8台GGAJO2-2.0A/72KV高压硅整流变，共计16台整流变;16台高压控制柜
原电除尘控制系统采用上下位机方式，下位机布置在低压程控柜及高压柜内，上下位机联系采用全双工通讯电缆。电除尘控制采用远方/就地两种控制方式，以远方控制为主。
高压直流供电装置的电动控制及低压供电装置的自动控制分别采用进口单片机和可编程序控制器来实现。低压电源控制系统既能由计算机程序自动控制，又能进行手动操作控制。
3 改造后设备性能参数
3.1 结构型式及运行方式
3.1.1电除尘高压系统主要由上位机（工控机）下位机、高频高压电源发生装置（控制装置和高频高压整流变压器）、网络服务器和交换机组成。主电路采用高频逆变高压整流，产生电除尘正常运行所需电压。采用DSP作核心控制芯片，IGBT作开关模块。
3.1.2电除尘高压控制系统通过通讯网由上位机集中控制管理高频高压电源发生装置、低压振打装置、加热系统及料位检测系统，集中管理的高频高压电源数量按照16台进行设计，集中监控管理的低压振打装置（一台炉52台）及加热料位检测系统等按一台炉一至四电场进行设计，最大传输距离大于1.5km，各个高频高压电源发生装置能独立运行。
3.1.3所有高频高压电源发生装置、低压振打装置、灰斗加热系统、料位检测系统的运行状态控制均在上位机集中控制和显示，并实现高、低压联合降压振打控制，浊度自动闭环控制。
3.2 高频电源设备主要参数
3.2.1 输出额定平均电流：2.0A，输出电流调节范围：10%—100%;
3.2.2 输出额定平均电压：72KV，电压调节范围10%—100%;
3.2.3 输入电压：380V;最大输入电流：237A（一次电流）;
3.2.4 电源开关频率：20 kHz-50KH;
3.2.5 电能转换效率≥ 92%，功率因数≥ 92%（额定负载条件）;
3.2.6 设备额定功率：155kW;
4 系统的调试
4.1 高频电源的冷态调试
冷态调试首先对高频电源进行通电试验，通电试验的内容包括：通讯状况检查、油泵状态检查、散热风机测试、散热风扇测试、启动试验等。通电试验通过后，进行保护功能试验，内容包括二次开路保护试验、输出短路保护试验。
4.2 高频电源的热态调试
4.2.1高频电源节能优化参数的选择
由于粉尘性质、机组负荷、烟气温度等诸多因素都会影响电除尘器的除尘效率，因此参数优化是为了结合某电厂的实际运行工况，确定高频电源运行参数的调整对除尘效率、节能效果的影响程度，从而确定高频电源的最优运行模式，并为下一步的闭环控制提供参考依据。
4.2.2 电除尘低压系统优化控制
通过上位机设置采用降压振打以提高电场的除尘效率。
4.2.3 浊度闭环的优化控制
电除尘器的运行工况会随负荷、煤种的变化而变化。当工况发生变化时，高频电源的运行参数将随之变化，具有一定的自适应性。但当工况变化较大时，高频电源的自适应性无法满足，因此预先设定的运行参数将达不到最佳的能效比。
5 改造后节电量结果分析
5.1 改造对比
1号机电除尘改造前平均运行功率为2034KW，1号机电除尘高频电源改造后平均运行功率为735KW。
5.2计算
降低功率为：2034-735=1299kW，当年两台机组平均运行时间为6500小时左右。
节省厂用电：（2034-735）*6500=844.35万kW.h;
按照当年发电量为528000万kW.h，降低厂用电率为：844.35/528000*100=0.16%;
降低供电煤耗：0.16*3.3 g/kW.h =0.528g/kW.h;
当年综合厂用电率约为10%，上网电量约为528000*（1-10%）/2=237600万kW.h;
节约标煤量计算：237600*10000*0.528/1000/1000=1255t
6 改造后除尘提效方面结果分析
6.1 改造前后参数对比表
6.2 经济效益分析
6.2.1 经过高频电源改造后，电除尘出口粉尘平均浓度为106 mg/Nm3，降低了22.5%，脱硫吸收塔出口粉尘平均浓度为26.7 mg/Nm3，降低了22.7%，我公司2012年全年烟尘排放量为：1号机组345.57吨，2号机组274.41噸，合计619.98吨，如果改为高频电源，不但降低了烟尘排放浓度，而且节省了排污费。
粉尘减排量为：619.98×22.7%=140.74吨
节省排污费为：140.74吨×630元/吨=88666.2元/年（排污费为630元/吨）
6.2.2 经过高频电源改造后，吸收塔入口粉尘平均浓度降低了22.5%，则进入吸收塔的粉尘量有所降低，浆液污染程度变小，从而提高了脱硫效率、石膏品质及石灰石利用率，节约了运行成本;同时由于粉尘量的降低，减轻了脱硫浆液管道和设备磨损，提高了脱硫设备的使用寿命，经济效益亦十分可观。
（作者单位：神华（福州）罗源湾港电公司）
关键词：高频电源;节能降耗;技术改造
引言
电除尘器是广泛应用于火力发电、水泥、冶金等行业去除烟气中粉尘的主要设备，目前在我国燃煤电厂除尘设备中95%以上采用电除尘器。目前，电除尘器使用的电源多是传统的工频可控硅电源，工频可控硅电源存在电能利用率低、电除尘器能耗高的缺点，同时存在着当粉尘比电阻较高、易出现反电晕现象时，除尘效果就会明显下降，达不到原电除尘器的设计指标及环保排放要求的问题。
1 技术改造内容
1.1 采购、生产、供货、安装1号机组1至3电场共12套高频电源及其辅助设备。
1.2 将原有旧设备、电缆的拆除和清理工作并对新高频电源设备进行安装和调试。
1.3 培训运行和维护工程技术人员，使其能得心应手的操作维护、修改和调试高频电源设备及其辅助设备。
1.4 改造电场原低压远程控制系统与改造后的高频高压电源远程控制系统的整合，实现振打电机控制及降压振打等高低压联动控制功能，并在辅网系统和上位机上进行监视和控制，实现高频电源、振打系统、加热系统、料位系统的统一组态。
1.5 调试上、下位机控制系统，并留有烟尘浊度仪的信号接口，具备电除尘的闭环控制。
2 改造前设备概况
某电厂原电除尘电控系统均由浙江佳环公司生产供货，电除尘器用能设备包括高压部分和低压部分，A、B两台除尘器各设一台除尘变压器及电除尘A/B PC段、电除尘MCC段，为高压动力柜和低压动力柜供电。
每台机组电除尘现有高压智能控制器型号为：GGAj02-2.2A/72Kv高压智能控制器8套（一、二电场），GGAj02-2.0A/72Kv高压智能控制器8套（三、四电场）;8台GGAJO2-2.2A/72KV高压硅整流变，8台GGAJO2-2.0A/72KV高压硅整流变，共计16台整流变;16台高压控制柜
原电除尘控制系统采用上下位机方式，下位机布置在低压程控柜及高压柜内，上下位机联系采用全双工通讯电缆。电除尘控制采用远方/就地两种控制方式，以远方控制为主。
高压直流供电装置的电动控制及低压供电装置的自动控制分别采用进口单片机和可编程序控制器来实现。低压电源控制系统既能由计算机程序自动控制，又能进行手动操作控制。
3 改造后设备性能参数
3.1 结构型式及运行方式
3.1.1电除尘高压系统主要由上位机（工控机）下位机、高频高压电源发生装置（控制装置和高频高压整流变压器）、网络服务器和交换机组成。主电路采用高频逆变高压整流，产生电除尘正常运行所需电压。采用DSP作核心控制芯片，IGBT作开关模块。
3.1.2电除尘高压控制系统通过通讯网由上位机集中控制管理高频高压电源发生装置、低压振打装置、加热系统及料位检测系统，集中管理的高频高压电源数量按照16台进行设计，集中监控管理的低压振打装置（一台炉52台）及加热料位检测系统等按一台炉一至四电场进行设计，最大传输距离大于1.5km，各个高频高压电源发生装置能独立运行。
3.1.3所有高频高压电源发生装置、低压振打装置、灰斗加热系统、料位检测系统的运行状态控制均在上位机集中控制和显示，并实现高、低压联合降压振打控制，浊度自动闭环控制。
3.2 高频电源设备主要参数
3.2.1 输出额定平均电流：2.0A，输出电流调节范围：10%—100%;
3.2.2 输出额定平均电压：72KV，电压调节范围10%—100%;
3.2.3 输入电压：380V;最大输入电流：237A（一次电流）;
3.2.4 电源开关频率：20 kHz-50KH;
3.2.5 电能转换效率≥ 92%，功率因数≥ 92%（额定负载条件）;
3.2.6 设备额定功率：155kW;
4 系统的调试
4.1 高频电源的冷态调试
冷态调试首先对高频电源进行通电试验，通电试验的内容包括：通讯状况检查、油泵状态检查、散热风机测试、散热风扇测试、启动试验等。通电试验通过后，进行保护功能试验，内容包括二次开路保护试验、输出短路保护试验。
4.2 高频电源的热态调试
4.2.1高频电源节能优化参数的选择
由于粉尘性质、机组负荷、烟气温度等诸多因素都会影响电除尘器的除尘效率，因此参数优化是为了结合某电厂的实际运行工况，确定高频电源运行参数的调整对除尘效率、节能效果的影响程度，从而确定高频电源的最优运行模式，并为下一步的闭环控制提供参考依据。
4.2.2 电除尘低压系统优化控制
通过上位机设置采用降压振打以提高电场的除尘效率。
4.2.3 浊度闭环的优化控制
电除尘器的运行工况会随负荷、煤种的变化而变化。当工况发生变化时，高频电源的运行参数将随之变化，具有一定的自适应性。但当工况变化较大时，高频电源的自适应性无法满足，因此预先设定的运行参数将达不到最佳的能效比。
5 改造后节电量结果分析
5.1 改造对比
1号机电除尘改造前平均运行功率为2034KW，1号机电除尘高频电源改造后平均运行功率为735KW。
5.2计算
降低功率为：2034-735=1299kW，当年两台机组平均运行时间为6500小时左右。
节省厂用电：（2034-735）*6500=844.35万kW.h;
按照当年发电量为528000万kW.h，降低厂用电率为：844.35/528000*100=0.16%;
降低供电煤耗：0.16*3.3 g/kW.h =0.528g/kW.h;
当年综合厂用电率约为10%，上网电量约为528000*（1-10%）/2=237600万kW.h;
节约标煤量计算：237600*10000*0.528/1000/1000=1255t
6 改造后除尘提效方面结果分析
6.1 改造前后参数对比表
6.2 经济效益分析
6.2.1 经过高频电源改造后，电除尘出口粉尘平均浓度为106 mg/Nm3，降低了22.5%，脱硫吸收塔出口粉尘平均浓度为26.7 mg/Nm3，降低了22.7%，我公司2012年全年烟尘排放量为：1号机组345.57吨，2号机组274.41噸，合计619.98吨，如果改为高频电源，不但降低了烟尘排放浓度，而且节省了排污费。
粉尘减排量为：619.98×22.7%=140.74吨
节省排污费为：140.74吨×630元/吨=88666.2元/年（排污费为630元/吨）
6.2.2 经过高频电源改造后，吸收塔入口粉尘平均浓度降低了22.5%，则进入吸收塔的粉尘量有所降低，浆液污染程度变小，从而提高了脱硫效率、石膏品质及石灰石利用率，节约了运行成本;同时由于粉尘量的降低，减轻了脱硫浆液管道和设备磨损，提高了脱硫设备的使用寿命，经济效益亦十分可观。
（作者单位：神华（福州）罗源湾港电公司）