高壓靜電除塵目前仍然是世界公認(rèn)的高效可靠的除塵技術(shù),電源作為靜電除塵關(guān)鍵設(shè)備起著至關(guān)重要的作用。經(jīng)過多年的發(fā)展,已出現(xiàn)多種原理的除塵用高壓電源,目前主要有以下四種:?jiǎn)?/span>/三相SCR電源、三相中頻電源、高頻電源、脈沖電源。多種電源的出現(xiàn),一方面增加了用戶選擇的多樣性,另一方面也增大了用戶選擇難度,因此有必要對(duì)各種電源的優(yōu)缺點(diǎn)加以分析,針對(duì)不同客戶不同工況提出針對(duì)性的選擇方案。
1. 單/三相SCR電源
傳統(tǒng)的高壓電源通常采用單相SCR電源,其原理如圖:
國(guó)內(nèi)SCR控制電源目前技術(shù)ZUI成熟,市場(chǎng)占有量首位,但由于控制原理局限性使得SCR電源有如下缺點(diǎn):
(1) 工頻條件下工作,變壓器體積大,原材料的上漲成本優(yōu)勢(shì)喪失。
(2) 交流移相控制,諧波嚴(yán)重功率因數(shù)低,電源本身轉(zhuǎn)換效率低。
(3) 兩相供電,三相不平衡。
針對(duì)單相SCR電源不足國(guó)內(nèi)一些廠家也研制出了三相SCR電源,基本克服了三相不平衡電壓波動(dòng)大,功率因數(shù)低等缺點(diǎn),但是三相電源也存在自身的問題,如:整流變體積龐大,閃絡(luò)控制困難,電流沖擊大,間隙供電不能實(shí)現(xiàn)等不足。綜上所述SCR控制電源面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),已無法完全滿足現(xiàn)代除塵供電技術(shù)的要求。
2. 三相中頻電源
三相中頻電源結(jié)合了三相SCR電源和現(xiàn)代變頻器原理而產(chǎn)生的一種變頻控制技術(shù)。其原理為三相380交流輸入經(jīng)三相整流橋后變成530V直流,再經(jīng)三相橋式逆變成400HZ三相交流送中頻整流變輸出高壓直流。
三相中頻電源變壓器較SCR工頻變壓器體積?。p小1/2),供電紋波小性能與高頻電源相當(dāng),采用較低逆變頻率可實(shí)現(xiàn)控制柜與變壓器分離,因此對(duì)SCR電源現(xiàn)場(chǎng)改造實(shí)施方便快捷。
三相中頻電源優(yōu)缺點(diǎn)也十分明顯:
優(yōu)點(diǎn):采用SVPWM中頻調(diào)幅調(diào)壓(普通變頻器控制原理)方案簡(jiǎn)單技術(shù)成熟。
缺點(diǎn):中頻控制需進(jìn)行諧波治理;IGBT采用硬開關(guān),損耗大,可靠性降低;中頻輸出變壓器噪聲大。目前國(guó)內(nèi)中頻電源相對(duì)高頻電源只是一個(gè)折衷的技術(shù)方案產(chǎn)品。
3. 高頻電源
上世紀(jì)90年代,國(guó)外ALSTON等公司率先進(jìn)行電除塵高頻電源的研發(fā)和應(yīng)用,其節(jié)能提效已得到業(yè)內(nèi)好評(píng),本世紀(jì)初國(guó)內(nèi)高頻電源研制應(yīng)用也逐步展開,目前產(chǎn)品的市場(chǎng)前景可觀,大有完全替代傳統(tǒng)SCR電源的趨勢(shì)。
國(guó)內(nèi)各高頻電源廠商方案雖各有特色,但總體電路基本相似,主要由工頻整流濾波,諧振逆變回路,高頻升壓整流輸出以及電源控制部分組成。主回路采用串聯(lián)諧振拓?fù)浠芈芳窜涢_關(guān)技術(shù),能很大降低開關(guān)損耗,提高逆變效率。
高頻電源優(yōu)點(diǎn):
(1)三相輸入,減少相間不平衡,功率因數(shù)大。
(2)采用高頻變壓器,可有效減小升壓變壓器的體積和重量,節(jié)約耗材,轉(zhuǎn)換效率高。
(3)高頻電源使用全控型器件IGBT 軟開關(guān)控制,減小損耗,利于大功率輸出。
(4)工作頻率可達(dá)25-50kHz,輸出電壓紋波小,有利于電場(chǎng)荷電。
高頻電源應(yīng)用主要問題在于,由于電路高頻化后,控制柜和變壓器不能分離,一體化后必須安放在室外,因此電源運(yùn)行環(huán)境惡劣,耐氣候性要求高,在散熱防護(hù)性和其它三防性能(防潮,防霉,防鹽霧)要達(dá)到軍工級(jí)別,以提高設(shè)備正常運(yùn)行可靠性。
4. 脈沖電源
脈沖功率技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際除塵應(yīng)用迅速發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù),其供電原理完全不同于普通的直流供電,高壓脈沖極易產(chǎn)生低溫等離體,對(duì)除塵器本體有極高的反應(yīng)效率。同時(shí)脈沖功率技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用廣適用于煙氣脫硫脫硝,該技術(shù)一旦成熟工業(yè)化可實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝除塵等多污染物一體化去除。
脈沖產(chǎn)生一般原理為:通過高壓直流電源對(duì)儲(chǔ)能元件(電感、電容)進(jìn)行充電(慢充電),并通過快速功率開關(guān)的動(dòng)作將能量以脈沖形式迅速釋放到負(fù)載上(快放電)。如圖4其中C為儲(chǔ)能元件,R為負(fù)載。
除塵脈沖電源供電是在直流基壓的基礎(chǔ)上疊加一極窄的高壓脈沖電壓,基壓只需提供一定電場(chǎng)強(qiáng)度用于粒子驅(qū)進(jìn)吸附,高壓脈沖提供粉塵粒子荷電,雙電源供電使除塵效率非常高且能耗很少,具有明顯的節(jié)能減排效果。
很
相對(duì)于傳統(tǒng)直流供電,高壓脈沖供電的優(yōu)點(diǎn)為:
(1) 提高除塵效率。由于脈沖上升時(shí)間極短,提高了電場(chǎng)擊穿電壓,電場(chǎng)能獲得極高峰值電壓,利于粉塵粒子荷電。
(2) 減小收塵面積。脈沖供電時(shí),電暈線具有非常均勻電暈分布和很強(qiáng)的電暈放電能力,增加了荷電機(jī)率可有效減少本體收塵面積,降低除塵器本體投資。
(3) 節(jié)能效果顯ZHU。由于脈沖供電為間歇供電且供電時(shí)間短,與傳統(tǒng)直流供電相比可節(jié)能50-90%。
脈沖供電技術(shù)作為一種新興高壓除塵供電技術(shù),其技術(shù)關(guān)鍵基本掌握在歐美日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家中,典型成熟產(chǎn)品為丹麥Coromax脈沖供電系統(tǒng),由于成本高昂目前國(guó)內(nèi)只有極少應(yīng)用。該技術(shù)如果一但國(guó)內(nèi)有所突破,并且能有效控制制造成本,將會(huì)給我國(guó)除塵環(huán)保行業(yè)帶來革命性的變革。