高频电源节能提效的工作原理
目前,电除尘器普遍采用工频可控硅电源供电。其电路结构是两相工频电源经过可控硅移相控制幅度后,送整流变压器升压整流,形成100Hz的脉动电流送除尘器。
高频电源是把三相工频电源通过整流形成直流电,通过逆变电路形成高频交流电,再经整流变压器升压整流后,形成高频脉动电流送除尘器,其工作频率在20kHz-50kHz左右。
高频电源的供电电流由一系列窄脉冲构成,其脉冲幅度、宽度及频率均可以调整,可以给电除尘器提供各种电压波形,控制方式灵活,因而可以根据电除尘器的工况提供最合适的电压波形,提高电除尘器的除尘效率,提高供电效率,节约电能。
目前,工频电源也在进行节电方法的研究,实验表明,有一定的节电效果,它采用的方法是所谓的“脉冲供电”的方法。该“脉冲供电”与真正的脉冲供电有着本质的区别。工频“脉冲”实际上是工频交流电的半波,脉冲宽度为10毫秒,比高频电源大了几百几千倍,这种“脉冲”在原理上无法达到提高烟尘荷电量的目的,因而在本质上无法提高电除尘器的除尘效率,在节电的同时往往伴随着电除尘器除尘效率的下降,这已经被大量的试验所证明。 只有针对高比电阻烟尘,容易产生“反电晕”的特殊情况下才有一定的提效作用。

高频电源的主要性能特点
1.与工频电源相比,高频电源可增大电晕功率,从而增加了电场内粉尘的荷电能力。高频电源在纯直流供电方式时,其电压波动更小(一般在1%左右,而工频电压波动>30%),其电晕电压更高(可达到工频电源二次电压的130%),其电晕电流更大(峰值电流是工频电源二次电流的200%)。
2.与工频电源相比,高频电源的火花控制特性好,仅需很短时间(<25us,而工频电源需10000us)即可检测到火花发生并立刻关闭供电脉冲,因而火花能量很小,电场恢复快(仅需工频电源恢复时间的20%),从而进一步提高了电场的平均电压,提高了除尘效率。

3.与工频电源相比,高频电源的适应性更强。高频电源的供电电流由一系列窄脉冲构成,其脉冲幅度、宽度及频率均可以调整,可以给电除尘器提供各种电压波形,控制方式灵活,因而可以根据电除尘器的工况提供最合适的电压波形。间歇供电时,可有效抑制反电晕现象,特别适用于高比电阻粉尘工况。
4.与工频电源相比,高频电源更高效节能。 高频电源提供给电场的电能有效利用率高,减少了无功的供电损耗。实验表明,在保证除尘效率不变的情况下,与工频电源相比,节能幅度最高可达90%。

5.高频电源的体积更小、重量更轻,可高度集成。高频电源的配电系统、控制系统、高频整流变压器及振打、加热控制系统可根据需要设计集成在一个箱体内,而总重量只有工频电源的1/4。
6.高频电源的安装更方便,辅助设备更少。高频电源直接安装在电除尘器顶部,节省配电室空间,节省大部分信号电缆和控制电缆,减少安装费用。
7.高频电源堪称绿色能源。其采用三相平衡电源,对电网影响小,无缺相损耗,无电网污染。

高频电源为什么可以节能提效
电除尘器的工作原理:输入高压直流电后,电场内的阳极板和阴极线之间建立了一个非均匀的高压静电场,含尘烟气从电场内阴极线和接地的阳极板之间通过,被强电场电离为正离子和负电子,受电场力的作用,负电子向正极移动的过程中遇到粉尘颗粒,使粉尘颗粒带负电而被吸附到正极极板上。
一台300MW火电机组电除尘器,按电场数目和运行工况的不同,实际电场供电功率在400-1300kW之间,往往要求的除尘效率越高,所需的供电功率也就越大。美国学者怀特在对电除尘捕集粉尘所需的能量作了深入的研究,他根据气流粉尘的粘滞力和粉尘向集尘电极运动所经过的距离,建立数学模型进行计算,最后得出,粉尘荷电后克服空气阻力向极板运动,最后被吸附在极板上,所需要的能量是很小很小的。一台300MW火电机组所配的电除尘器,按每小时收尘量110吨计算,理论计算,耗电功率仅需15kW,仅占实际电场供电功率的1-3 % !
那么其他的能量哪里去了?原来,由高压电场电离产生的带电离子,只有极少一部分能够被烟气粉尘吸附,用于粉尘收集,其余绝大部分电能在电场内部做了无效的空气电离,被白白浪费掉了。
大量的实验证明,采用脉冲电源(电流脉冲宽度在微秒级)可以大幅度增强烟尘的荷电量,减少电场内无效的空气电离所消耗的能量,从而提高电除尘器除尘效率。高频电源正是在这个基础上建立起来的新一代的电除尘器电源。采用现代高频开关电力电子技术,通过工频交流—直流—高频交流—高频脉动直流的能量转变形式,供给电场的是一系列的电流脉冲(脉冲宽度在5-20微秒),从而提高了烟尘的荷电量,提高了除尘效率。同时,在烟尘带有足够电荷的前提下,尽量减少无效的电场电离,从而大幅度减少电除尘器电场供电能量损耗。

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