電除塵器
供電裝置選型設計指導書
（徵求意見稿）
中國環保產業協會電除塵委員會
2023年5月
目錄前言 ii
1 目的 1
2 範圍 1
3 供電裝置的術語及分類 1
3.1 術語 1
3.2 分類 2
4 選型設計條件和要求 2
5 供電裝置的適用性 5
5.1 高頻高壓電源 5
5.2 常規工頻高壓電源 6
5.3 中頻高壓電源 7
5.4 三相工頻高壓電源 8
5.5 脈衝高壓電源 9
5.6 恆流高壓直流電源 10
6 供電裝置的裝置容量選型 11
6.1 電流容量選型 11
6.2 電壓等級選型 14
7 節能減排的實用技術 14
7.1 節能執行技術 14
7.2 減功率振打/斷電振打控制技術 15
7.3 反電暈控制技術 17
8 供電裝置設計原則 17
參考文獻 17
前言本指導書由中國環境保護產業協會電除塵委員會組織編制，並委託福建龍淨環保股份****、廈門綠洋電氣****負責編寫。
本指導書主要起草人：鄒標、郭俊、謝友金
本指導書評審專家：劉衛平、林尤文、謝小傑、蔣雲峰、王強、周堅律、陳惠
本指導書由中國環境保護產業協會電除塵委員會負責解釋。
電除塵器供電裝置選型設計指導書
1 目的
本指導書旨在推動電除塵行業供電裝置及節能減排的技術進步，規範行業技術及市場，指導電除塵行業科學合理地進行電除塵器供電裝置的選型設計，幫助電除塵使用者和設計院掌握各種型別供電裝置的效能特點，引導使用者合理選用供電裝置並有效地管理執行，以達到提公升行業整體控制技術及節能執行技術的水平，保證電除塵器電控裝置效能滿足國家節能減排新要求。
本指導書規範了電除塵器配套供電裝置的術語、分類、定義，通過對各種主要影響電除塵效能的設計輸入條件（含灰成分和比電阻等）的梳理，通過對目前國內幾種常用和新型電除塵器供電裝置的科學嚴謹的分析，提出了電除塵器供電裝置選型設計和執行的指導意見，包括：選型設計條件和要求及其分析、各型別供電裝置的適應性研究、選型設計、技術引數選型以及幾種推薦實用技術。本指導書可以為電除塵器供貨商、建設單位及管理部門科學合理地選擇電除塵器供電裝置提供技術支援。
2 範圍
本指導書適用於除塵、除霧、除焦油、脫水及其它環境保護用途的電除塵器的供電裝置選型設計和執行指導。
3 供電裝置的術語及分類
3.1 術語
輸入電壓：指高壓電源裝置輸入電壓有效值，表示符號：，單位：；
輸入電流：指高壓電源裝置輸入電流有效值，表示符號：，單位：；
輸出電壓：指高壓電源裝置輸出電壓的平均值。表示符號：，單位：；
輸出電流：指高壓電源裝置輸出電流的平均值。表示符號：，單位：或；
輸出電壓峰值：指高壓電源輸出電壓的峰值。表示符號：，單位：；
輸入標稱功率：指高壓電源輸入視在功率。表示符號：，單位：；
輸入有功功率：指高壓電源輸入功率的平均值。表示符號：，單位：；
裝置功率因數：指高壓電源輸入功率的平均值與輸入視在功率之比。表示符號：
直流輸出功率：指高壓電源輸出到電除塵器的直流平均功率。在供電裝置直流輸出（非間歇脈衝工作）情況下，它等於平均電壓與平均電流的乘積。表示符號：，單位：；
裝置效率：指電源裝置直流輸出功率與輸入有功功率之比。表示符號：。
電除塵器裝置容量：指電除塵器所有配套電氣裝置（高壓供電裝置、低壓振打、加熱控制裝置等）的額定容量的總和，單位：kva；
計算負荷：指電除塵器所有配套電氣裝置在電除塵器設計階段採用經驗係數法估算得出常規執行時的平均功耗，它是對電除塵器功耗**的參考值，單位：kw；
常規執行功耗：指電除塵器所有配套電氣裝置在常規執行（未採用節能）時的實際平均功耗，單位：kw；
節能執行功耗：指電除塵器所有配套電氣裝置採用節能執行方式時的實際平均功耗，單位：kw。
3.2 分類
按高壓電源的工作頻率分類：高壓電源可分為工頻高壓電源、中頻高壓電源、高頻高壓電源。工頻高壓電源的工作頻率為當地市電50hz或60hz；高頻高壓電源採用逆變工作方式，工作頻率一般在20khz及以上；中頻高壓電源的工作頻率介於工頻和高頻兩者之間，一般為400hz至2khz。
按電源輸入形式分類：高壓電源可分為單相電源輸入的高壓電源和三相輸入的高壓電源。三相工頻高壓電源輸入電源為三相，高頻高壓電源、中頻高壓電源的輸入電源一般為三相；常規工頻高壓矽整流電源屬於單相輸入高壓電源範疇。
按高壓電源輸出形式分類：常見的高壓電源為直流輸出高壓電源，但其執行方式一般有直流工作方式和脈衝（間歇脈衝）工作方式。工頻高壓電源輸出脈衝寬度為10ms或8.
33ms的間歇脈衝波形，高頻高壓電源可輸出最小脈衝寬度為毫秒至幾百微秒的脈衝波形；脈衝高壓電源產生脈衝的方式雖有不同，但都工作於脈衝方式，脈衝寬度一般在100微秒以下，脈衝寬度在幾微秒或更低的脈衝電源稱為窄脈衝供電。
以上所述的高壓電源在主迴路中均採用可控矽、ipm、igbt等可控功率元件作為輸出高壓的控制手段。非此方式的高壓電源不按此分類。
4 選型設計條件和要求
電除塵器供電裝置的選型主要是電源型別的選型和電源容量的選型，選型的設計輸入條件和基本依據主要包括：電除塵器本體設計基本條件、主要設計引數、飛灰化學成分、灰比電阻、煙氣特性引數、達到保證效率的設定條件等。
4.1 設計引數
1) 電除塵器入口煙氣量， m3/h（bmcr工況狀態）
設計煤種：
校核煤種：
2) 電除塵器入口煙氣溫度，℃；
3) 雜訊，db（a）
4) 電除塵器進口處煙氣最大含塵濃度，g/m3；
5) 電除塵器出口處的排放濃度，mg/m3；
6) 設計除塵效率, %
保證除塵效率，%
4.2 結構引數
1) 每台爐配電除塵器台數：
2）同極間距，mm；
3) 電場數， 個；
4) 總集塵面積， m2；
5) 比集塵面積（sca）， m2 /m3/s。
4.3 灰性質
4.3.1 灰成分分析，見表4.1。
表4.1 灰成分分析
4.3.2 灰比電阻分析
1）灰容積比電阻（實驗室比電阻），ω.cm，見表4.2。
表4.2 灰比電阻分析
2）灰工況比電阻（現場比電阻），ω.cm。
4.4 廠址氣象和地理條件，見表4.3
表4.3 廠址氣象和地理條件
4.5 達到保證效率的條件
4.5.1 電除塵器供電裝置的主要設計引數應根據需方提供的選型設計條件和要求，結合供方產品的特點確定。
4.5.2 電除塵器供電裝置應在下列條件下達到保證效率
1) 需方提供的選型設計條件；
2) 鍋爐燃燒設計煤種，使用者需要時也可按校核煤種或最差煤種考慮，但應予以說明。
5 供電裝置的適用性
科學合理選用電除塵器供電裝置的型別是乙個非常重要的工作，選擇合適的供電裝置型別首先要掌握各種供電裝置的基本原理、主要特點和適用範圍。近年來出現的各種新型高壓電源各具特點，應該根據電除塵器專案的具體特點擊擇合適的電源或電源組合。本章中各種供電裝置的適應性描述可用於指導和幫助使用者合理選用。
5.1 高頻高壓電源
高頻高壓電源是新一代的電除塵器供電電源，其供給電除塵器電場的是頻率為幾十khz的高頻電流。它不僅具有重量輕、體積小、結構緊湊、三相負載對稱、功率因數和效率高的特點，更具有優越的效能。大量的工程例項證明，基於脈衝工作的高頻電源在提高除塵效率、節約能耗方面，具有非常顯著的效果；而高頻電源工作在純直流方式下，可以大大提高荷電效能，提高除塵效率。
5.1.1 高頻電源原理
高頻電源採用現代電力電子技術，將三相工頻電源經三相整流橋整流成直流，經逆變電路逆變成20khz以上的高頻交流電流，然後通過高頻變壓器公升壓，經高頻整流器進行整流濾波，形成40khz以上的高頻電流供給電除塵器電場。高頻高壓電源原理框圖如圖5.1所示。
高頻電源主要包括三個部分：變換器、變壓器、控制器。其中全橋變換器實現直流到高頻交流的轉換，高頻變壓器/高頻整流器實現公升壓整流輸出，為esp提供供電電源。
其功率控制方法有脈衝高度調製、脈衝寬度調製和脈衝頻率調製三種方法，目前大多數高頻電源採用的是脈衝頻率調製方法。高頻電源的供電電流由一系列窄脈衝構成，其脈衝幅度、寬度及頻率均可以調整。這就意味著可以給電除塵器提供從純直流到窄脈衝的各種電壓波形，因而可以根據電除塵器的工況，提供最佳電壓波形，達到節能減排的效果。
圖5.1 高頻高壓電源原理框圖
5.1.2 高頻電源的技術優勢和效能特點
1) 高頻電源在純直流供電條件下，可以在逼近電除塵器的擊穿電壓下工作，這樣就可以使其供給電場內的平均電壓比工頻電源供給的電壓提高25～30%。一般純直流方式應用於電除塵器的前電場，電暈電流可以提高一倍，粉塵排放降低約30%。
2) 高頻電源工作在脈衝方式時，其脈衝寬度在幾百微秒到毫秒之間，在較窄的高壓脈衝作用下，可以有效提高脈衝峰值電壓，增加粉塵荷電量，克服反電暈，增加粉塵驅進速度，提高電除塵器的除塵效率並大幅度節能。
3)控制方式靈活，可以根據電除塵器的具體工況提供最合適的波形電壓，提高電除塵器對不同執行工況的適應性。
4) 高頻電源本身效率和功率因數均達0.95，遠遠高於常規工頻電源。同時高頻電源具有優越的脈衝供電方式，所以節能效果比常規電源更為顯著。
5) 高頻電源可在幾十微秒內關斷輸出，5～15ms恢復全功率供電。在100次/min的火花率下，輸出高壓無下降。
6) 體積小，重量輕（約為工頻電源的1/5至1/3），控制櫃和變壓器一體化，並直接在電除塵頂部安裝，節省電纜費用的1/3。由於不單獨使用高壓控制櫃，還可以減少控制室的面積，降低了基建的工程造價。
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