北元化工热电分厂新型高频电源试验总结及改造方案201604012

1、北元化工集团热电分厂新型高频电源试验总结及改造方案福建龙净脱硫脱硝工程有限公司2016年4月6日福建龙净脱硫脱硝工程有限公司一、 前言北元集团热电分公司一期、二期工程共 4台锅炉的电除尘设计均采用常规工频电源 来给电除尘器供电。随着电除尘运行时间的积累，除尘器本体存在的问题也出现堆积效 应，加上工频电源本身存在输出波纹大，效率低的缺陷，致使电晕功率大幅降低，大大 制约了电除尘的除尘效率。随着电除尘的效率降低，锅炉过来的粉煤灰收集率大幅降低。 粉煤灰因电除尘的除尘效率低，被气流带到脱硫系统的灰斗中，脱硫灰斗中粉煤灰的大 幅增加，将严重减少电石渣的循环使用倍率，大量还未完全反应的电石渣随着粉煤灰一

2、 起外排到脱硫灰库，增加电石渣的耗量，使脱硫运行成本增加，同时增加了脱硫灰的排 放量及处理工作。如果要提高电除尘的除尘效率，减少对脱硫灰的排放量，必须对除尘器本体进行改 造或者对全套电源进行更换除了工期较长，改造成本也较高。龙净环保近年来推出新型 的调制型高频电源，该高频电源无需更换整流变压器，只需将原常规高压控制柜更换为 新型调制型高频控制柜，与原变压器组合成一套混合型高频电源，就能大幅度提高电晕功率，提高除尘效率，在相同输出功率下相比原控制柜可节省大量电能 ，并且改造快捷， 成本经济。粉煤灰是一种既有使用价值较高的燃煤副产物，它可直接添加与商品混凝土，或用 作水泥添加辅料。脱硫灰若品质稳定

3、可用作水泥添加辅料，也可用于制砖、填充路基及 矿山废弃的窑洞等。因此提高电除尘粉煤灰的收尘效率可带来较大的经济效益，同时可 较低脱硫电石渣耗量，降低脱硫运行成本。稳定脱硫灰的品质可扩宽脱硫灰的使用途径， 减少脱硫灰排放量。1亠福建龙净脱硫脱硝工程有限公司、#2炉电除尘高频电源试验情况介绍1. 原电除尘运行情况北元化工热电分厂一期工程原 2#炉电除尘设双室两电场，共计4台高压电源，高压电源型号为：GGaj02-1.0A/72kV，额定输出电流为1000mA，输出电压为72kV。而根据现场观察记录，原电除尘二次电压平均运行在50KV左右，二次电流在220mA左右，并存在频繁的闪络，输出电晕功率低，

4、除尘效果不理想。图1:原电除尘运行状况2福建龙净脱硫脱硝工程有限公司2. 高频电源试验前后效果对比在2014年4月19日，将3台高频电源控制柜分别接入2#炉的一电场二室、二电场 一室和二电场二室，保留原一电场一室控制柜。经过 19日至24日连续6天的运行记录 观察，现将原控制柜与高频控制柜运行数据对比如下：表1:电场设备试验 日期一次电流I1 (A)二次电压U2 (KV)二次电流I2 (mA)一电场二室原控制柜4.184853202新咼频柜4.19159548784.20119516464.21111516474.2291525624.23107525994.2410051560平均11552

5、649二电场一室原控制柜4.185051210新咼频柜4.19184559794.20185549784.21186549874.22186539784.23183549724.2418055898平均18454965二电场二室原控制柜4.185150212新咼频柜4.191715810004.20165609504.21166579694.22163569454.23161579584.2415656967平均164579655图2：一电场二室新咼频电源数据图3:二电场一室新咼频电源数据从统计的数据及图1图4可看出，高频控制柜的输出电流比原控制柜提高了35倍,提高了输出电晕功率，大大提高了除

6、尘效率，保证电除尘的稳定运行；而原控制柜在电 流升到200mA左右就发生闪络，无法提升更高的电晕功率。从控制柜的闪络控制来看，一电场二室的高频控制柜虽然存在闪络，但是表头数据 平稳，闪络恢复快，这也充分体现了新型高频电源闪烙恢复快的优越性；二电场的两面 控制柜闪络次数较少，运行平稳。而一室一电场原控制柜存在频繁的闪络，并且输出恢 复慢，导致收尘效果不稳定。因为在#2炉的电除尘出口侧没有安装粉尘浓度检测仪表，因此试验中无法对出口粉 尘排放进行检测。但从电除尘灰斗的输灰次数及输灰量来判断，使用高频电源后除尘效 率有明显提升。3. 节能耗电对比常规工频电源由于其与生俱来的“秉性”，只有两相输入，除了

7、对电网造成不平衡等 缺点外，其功率因素普遍在 70%以下，耗费大量的无功功率，耗电成本大。而调制型高 频新电源由三相电源调制而成，输入三相平衡，其功率因素高达95%以上，可节省大量电能。现根据热电公司2014年4月21日的用电报表中体现的#2炉21日当天耗电量进行对 比分析。请看下表：工频电源日常耗电量（KWh）21日使用咼频电源耗电量（KWh）日耗电量9832631#2炉原使用常规工频电源与使用高频电源能耗对比，以21日数据为例，#2炉的输出电压为52kV，平均电流为210mA，则4台的输出电晕功率总和为：P0=U2 l2=52kV X 210mA 4 台=43.6kw而使用高频电源后，3台

8、高频柜的二次输出电压、电流从上述表1中可以看出平均输 出二次电压、电流如下：电源柜使用位置二次输出平均电压（KV ）二次输出平均电流（mA）一电场一室（常规工频）52210一电场二室（高频电源）52649二电场一室（咼频电源）54965二电场二室（高频电源）57965At?福建龙净脱硫脱硝工程有限公司 根据上表数据可计算#2炉试验是4台的输出电晕功率总和为：P1=U2 l2=52kVX 210mA +51kV 647mA+54kX 987mA+57kX 969mA=52.4kw耗电量（KWh）输出功率（kW）工频#2炉98343.6高频电源#2炉2631152.4高频电源相比倍数耗电增加2.7

9、倍输出功率增加3.5倍电晕功率提高了 P1/P0=152.4/43.6=3.50咅，而电耗只比原来提高了 2631/983=2.67倍以上数据说明新型高频电源比原工频电源，具有更高的电源转换效率。7福建龙净脱硫脱硝工程有限公司四、试验总结通过现场试验和上述数据分析，调制型高频电源在输出性能、收尘效率和节能方面 都体现了较为理想的效果，根据类似工况试验数据，如使用高频电源进行改造后，预计 可使电除尘的除尘效率提高约8%出口排放浓度降低30%i 40鸠上，每台炉每年节电约 25万度，效益显著。加上调制型高频电源改造方便，仅需更换高频控制柜，改造费用低， 施工工作量少。因此非常适合热电公司一期锅炉的

10、电除尘提效、节能改造。通过电除尘 的高频电源改造后可 提升电除尘粉煤灰的收灰量，提高脱硫灰斗电石渣的循环使用率， 减少电石渣的耗量，减少脱硫副产物的排放量，使脱硫灰品质更稳定，有助于脱硫灰的综合开发利用。粉煤灰是一种既有使用价值较高的燃煤副产物，它可直接添加与商品混凝土，或用 作水泥添加辅料。脱硫灰若品质稳定可用作水泥添加辅料，也可用于制砖、填充路基及 矿山废弃的窑洞等。因此提高电除尘粉煤灰的收尘效率可带来较大的经济效益，同时可 较低脱硫电石渣耗量，降低脱硫运行成本。稳定脱硫灰的品质可扩宽脱硫灰的使用途径， 减少脱硫灰排放量。9五、 改造方案1. 改造背景北元集团热电分公司一期、二期工程共 4

11、台锅炉的电除尘均设计采用常规工频电源 来给电除尘器供电。这种常规工频电源存在以下缺点：1) 工作效率低，通常为50HZ或60HZ电源转换效率低于75鸠下，耗费电能。2) 电源输入为两相380V交流工频电源，又是工频相位调节，致使功率因素低至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。3) 输出纹波大，致使电晕电压低，单一的工频波形无法适应高比电阻的工况，很难达 到电除尘设计的除尘要求。随着电除尘使用时间的积累，除尘器本体存在的如极板极线变形、气流分布板变形、 振打错位等问题也日趋严重，加上工频电源自身存在的缺陷，致使电晕功率大幅降低， 更制约了电除尘的除尘效率。 随

12、着电除尘的效率降低，锅炉过来的粉煤灰在电除尘的收 集率大幅降低。粉煤灰随着气流带到脱硫系统灰斗中，使灰斗中的粉煤灰大幅增加，将 严重减少电石渣的循环使用倍率，大量还未完全反应的电石渣随着粉煤灰一起外排到脱 硫灰库，增加了脱硫运行成本，同时增加了脱硫灰的排放量及处理工作。目前脱硫灰中电石渣的含量分别高达2631.6%具体成分分析请查看贵司 2015年4月的脱硫灰化验 报告，数据如下：(详细数据请查看附件1)与芝V亭吏艺壬冶二三岸言亡茨岂岂:.屯于羚址m严堂至霁兰尸爻二匸“检测报告4 未 粉单 委 单 产 生 目 项 验 检住 一 4论 结 验.检 y.矿捌咸如.TJ-0.1茴钙 化3L- . I

13、J r 酸-?.J-恵 r -1rXI.1324.C-% ( 总0S15.其它一yr b Drlh d丐 效 有如此多的电石渣随着脱硫灰外排，大大增加了脱硫的运行成本及脱硫灰的处理工作。 基于目前电除尘的运行状况， 建议将现有的工频电源更换成新型调制型高频电源，提高 电除尘有价值粉尘的回收量，提高脱硫灰斗中电石渣的循环利用率，降低电石渣的耗量。 同时降低脱硫灰的排放量，使脱硫灰品质更稳定，有助于脱硫灰的综合开发利用。新型调制型高频电源有以下特点：1）二次电压、二次电流平滑，闪烙恢复快。高频电源输出电压纹波小于5%运行平均电压是工频电源的1.3倍，运行电流可达工频电源的2倍。在同样的电场里 能够

14、输入更多的功率，从而有效提高收尘效率。2）火花率高、火花强度柔，有利于消缺电晕封闭，提高工作电流，又避免了闪烙电 流冲击，动态特性优异。3）运行稳定，对负载波动不敏感，电晕功率输出更强。4）三相平衡无谐波，对电网无污染，属绿色电源，功率因数通常高于95%更节能。2. 改造目标目前#2炉电除尘器的设计除尘效率为 85%按现有运行电晕功率输出,以及电除 尘器本体使用年限测算，现有除尘效率约为82%如使用高频电源进行改造后，预计可 使电除尘的除尘效率提高8沖上，即改造后,除尘器的除尘器效率可在90%（电除尘福建龙净脱硫脱硝工程有限公司器本体需能正常工作无重大缺陷)，电除尘出口粉尘排放浓度可比原来可降

15、低40疥50%以上。3. 实施方案热电厂一期#2炉电除尘原设计的工频电源二次输出额定电压72KV额定电流1000mA改造后的高频电源柜的二次电压、电流也必须在原设计的参数范围内，才 能确保整流变压器和除尘电源的总变压器的再次利用。因此新高频电源的输出参数2EZEZE21Z必逆变器主电源 三相整流 滤波也可确定为二次输出额定电压 72KV额定电流1000mA只有在这个参数范围内方可 保证原配设备的安全运行。下图是高频电源主回路的一个示意图，用于说明一次电 流与二次电流的取样位置：变垛器高压整流电场一次电流即逆变器输出到变压器一次绕组的电流，二次电流即变压器的二次绕组输出到电场的电流。从表1 (本

16、方案第3页)的试验数据可推算出更换4台高频电源后，所需的三相输入 负荷：从试验数据可知二电场一室的一次电流平均值184A,二次输出电流平均值965mA是这次试验中单个电源柜最大的负荷， 该电源柜的二次电流输出接近额定电流 1000mA接 近满负荷。取这个一次电流184A来计算更具有代表性，从一次电流可推算出三相输入电 流为：184- 1.732=106.23 (A)4个高频电源柜所需三相输入电流约：106.23 X 4=425 (A)现在使用的除尘变压器容量 500KVA电压变比10000V/400V,变压器二次电流740A, 同时更换4台高频电源后所需的三相输入电流约 425A,因此现在服役

17、的除尘变压器，仍 可满足4台高频电源柜的供电负荷要求不需更换。新定制的高频电源二次电流仍设计为二次电压72KV二次输出电流为1000mA确保现役的电除尘整流变压器能够利旧根据上述高频电源三相输入负荷推算及输出二次电流的限定，可不用更换除尘变压器 及各电场的整流变压器，具体改造方案如下：1）拆除原工频控制柜，保留原有的整流变压器、动力电缆、控制电缆和母排系统；2）将调制型高频控制柜安装至原工频控制柜位置，调制型高频控制柜尺寸与原控制柜相同，新安装的调制型高频控制柜，与原变压器组合成一套混合型高频电源；3）将动力电缆、控制信号等接入调制型高频控制柜，等待送电、调试；4）因拆装工作量少，施工方便，每台炉的改造工程可在72小时内完成。高频电源柜的具体所需的外接线如下图：骷穩? 科氓j安針脚:a：lr吗-i；吓匕IPk!IP疋1附 歸瞪电ttuiiiiffil rtwww jI以騁! :韓臂: 哇砖 i :毎诫号:髀臂=苗嗚I鬪.肛西I现躺慣IT2让宀UI:JUl：4UH“】:即【13:9IPJ:? 飞跚 :咖1SI:E 贱6-吐M 畀的 壮】1吐IMFIL Lh LJ4. 所需材料每台炉重新购置4台新型调制型高频电源柜，及少量的高频柜固定地脚螺丝，无需增设其他材料5.报价设备名称数量（台）单价（万元）总价（万元）备注新型咼频电源417.570含调试费用6.粉尘排放