三相电源在电除尘器上的应用
作者：刘辛酉宋相光
简要：电除尘器，温度变化大，粉尘比电阻高，有一定粘性，钾、钠含量高，绵状粉尘多，除尘本体内容易出现温度分层等特点，运行电压低，运行电流小。
二次扬尘严重，低压振打清灰不科学，各电场振打周期只是贯用经验设置，无现场科学智能设定。
通过三相硅整流电源设备，使输出电晕功率提高，寻求最科学振打时序，从而提高除尘效率。
关键词：电除尘器、粉尘、振打、单相电源、三相电源
一、概况：
某钢厂球团系统所配除尘器，温度变化大，粉尘比电阻高，有一定粘性，粉尘多，除尘本体内容易出现温度分层等特点，运行电压低，运行电流小。
原因：在运行状态下，始终在阴极线、收尘板上聚集一层比电阻相当高的粉尘层，造成当前压降和运行电流小。
及输出功率不足，这也是我们常说的“阻抗不匹配”，这种状态是引起的除尘效果不理想的一个很重要的因素。
二次扬尘严重，低压振打清灰不科学，原因：各电场振打周期只是贯用经验设置，无现场科学智能设定。
现场入口烟气量540000M²/h，配单室三电场120M²电除尘器一台，同极间距400mm，入口浓度10-15g/Nm3，现出口浓度小于100mg/Nm3。
二、解决方案
1、由于工况及粉尘特殊特性，显然现有单相高压硅整流电源，已无法满足当前烟气排放效率需求，在现有特定条件下，怎样提高有效电压及电流，保证足够的电晕功率从而加大场强是关键，可选用三相硅整流电源设备，使输出电晕功率提高一倍以上。
2、低压振打清灰不利，可采取电控一体化管理模式，将高压所有运数据都映射到低压PLC上，系统具有智能分析的能力，通过伏安运行曲线、
压降,观察判断当前电场内部积灰情况，调整当前振打周期。
就可避免不同的现场工况，二次扬尘严重，振打清灰不利，容易出现电晕封闭及反电晕现象等问题。
寻求最科学振打时序，从而提高除尘效率。
3、由于电场始终带电运行，如不能及时把阴、阳极上粉尘清除干净，久而久之，很容易粘上一层振打不下来的粉尘，应该寻求最科学振打时序,同时进行高低压联锁，采取降伏或每天夜间对不同电场错开进行断电振打，这样完全避免起晕电压偏移、及除尘排放无法长期保证等问题。
4、加强低压系统：采用智能低压系统替换现有的低压控制设备，采用触摸屏整合对应通道的高低运行数据和控制参数，构成一体化的监控管理终端；实现振打时序自动修正和降压断电振打，最大程度提高振打效果；改进加热控制系统，提高各个加热点的监控和管理，确保保温箱稳定恒温状态。
事实上，只要带载工况清灰效果好，就能越逼近空载工况，高压的运行状况就可以大大改善，就能够大幅度提高除尘效率。
三、单相硅整流电源与三相流硅整电源对比说明:
1、关于单相高压电源
如图一（a）为单相二次电流的模拟波形图。
如右图的照片，是单相电源的典型闪络封锁波形。
单相电源主要存在问题：
①、电能转换效率比较低。
理论计算效率
只有70%，实际为66%左右。
②、不平衡供电。
因为，在四电场或五电场实际应用中，其中一个电场的高压电源，单相380VAC/50HZ输入，一相工作，另两相处于空载。
电除尘器选用的电源规格越大，不平衡问题就越严重，无法保证电网的功率因数指标。
对于一台1000mA/72KV的设备就有271A的电流无法平衡。
③、平均电压低。
负载的二次电压与峰值电压之间存在25-35%的脉动，系统阻抗不匹配，容易产生火花击穿，容易出现大电流/低电压，或者低电流/大电压运行状态，影响整体的除尘效率。
2、关于三相高压电源
如图一（b）和如图一（c）所示，
是三相电源二次电流的叠加波形和叠加
后的实际波形示意图。
主回路是由六只
可控硅构成的三相移相调压电路，高压
硅整流变压器也是三相输入，三相输出，
三相整流成一路直流高压加到电除尘器。
三相高压电源的主要特点：
①、电能转换效率高。
因为采用完全的三相调压，三相升压、三相整流。
功率因素≥95%，电网损耗最小；它能有效地克服当前单相电除尘高压电源功率因素低（≤70%）、缺相损耗、不平衡供电的弊端。
也比高频开关的效率更高，因为高频逆变时，仍为单相；高频的最大功率因素
可以接近90%。
②、输出电压高。
单相的峰值电压比平均电压
高25-35%，而三相电源的峰值电压与平均电
压比较接近≤5%。
如右图所示，上方波形为
二次电流，下方波形为二次电压波形，几乎
接近直流信号。
从而有效地提高粉尘的荷电
能力，提高除尘效率。
③、三相供电完全平衡。
因为单相电源在使用中，始终用一相，空两相，
在大型电除尘器中不平衡电流可达500A以上。
而三相电源各相电压，电流，磁通的大小相等，相位上依次相差120°。
任何时候电网都是平衡的，是最科学合理的用电模式。
④、超大功率输出。
单相电源如果设计到2000MA/72KV的规格，一次输
入额定电流为：541A；而同样2000MA/72KV的三相电源，一次电流仅为：230A；两者供电输入一次电流相差：311A。
近两年已经发现单相电源超过1600MA/72KV以上，设备出现一些问题。
高频开关电源由于技术问题，更难以发展超大功率电源。
然而，近几年，国家推行节能降耗产业政策，新上的项目都是大型化的（如600MW和1000MW发电机组，选用的电源为1800MA/72KV和2000MA/72KV）；今明两年基本要淘汰50MW以下的发电机组。
因此，三相电源是最符合国家产业政策的。
⑤、节能效果好。
因为转换效率比单相电源提高25%，三相完全平衡输
入，单台额定输入电流可减小几百安培，输出二次平均电压比单相电源提高15%，有效提高除尘效率。
这些因素都直接转化成节能的效果。
一台110M2四电场的静电除尘器，当年减少电费即可收回三相高压电源所增加的投资。
四、经济效益
以120M2四电场的电除尘器选 1.0A/72K V为例:
①、基本参数：
单相电源：一次电压：单相380（V），二次电压：72（K V）；
一次电流：单相271（A），二次电流：1.0（A）；
输入功率：103（K V A），输出功率：72（K W）。
三相电源：一次电压：三相380（V），二次电压：72（K V）；
一次电流：三相115（A），二次电流：1.0（A）；
输入功率：76（K V A），输出功率：72（K W）。
②、输入功率与输入电流计算方法
四套单相输入总功率：P总=4*103=412(K V A)；
四套单相输入电流：
其中三套按A、B、C三相交叉接线，构成三相供电；
P3=3*103=309(K V A)，计算公式：P3=I*V*1.732，
I=P3/（V*1.732）=309000/（380*1.732)=469(A);
第四电场的电流为：271（A），
因此：单相输入总电流：I总=469+271=740（A）。
•四套三相输入总功率：P总=4*76=304(K V A)；
四套三相输入总电流：I总=4*115=460（A）。
输入功率减少=412-304=108（K V A）；
输入电流减少=740-460=280（A）；
③、单相的配电负荷容量
按四套高压输入额定电流：740（A）；低压系统按三相各100（A）计算，外加检修、照明用电。
实际选配的负荷容量应为：1000（A）；变压器的容量P=1.732*380*1000=658（K V A）；实际应选配变压器规格：630（K V A）。
④、三相的配电负荷容量
按四套高压输入额定电流：460（A）；低压系统按三相各100（A）计算，外加检修、照明用电。
实际选配的负荷容量应为：630（A）；
变压器的容量P=1.732*380*630=415（K V A）；实际应选配变压器规格：450（K V A）。
⑤、节约电费计算
变压器容量可以减少：180(K V A)，630-450=180(A)；
初级输入电流可以减小：280(A)，740-460=280(A)；
每年可减少工业用电基本费：（按每月：20元/K V A核算）180*20*12=43,200(元）；每年可减少工业用电电费：（按每度：0.75元核算）；280（A）转换成功率：P=1.732*380*280=184(K V A）；
184*0.75*24*12=39,744元；两项合计每年节省电费：82,944元。