《电除尘器供电技术》教案和讲稿(第一章).doc

院 系： 环境学院 教研室： 环境工程 教 师： 胡志光 电除尘器供电技术课程教案课程名称电除尘器供电技术课程学分 2.5课程属性必修课（ ） 专业选修课（） 校定公共选修课（ ）课程总学时40学时其中：讲课：32学时实验：8学时先修课程电工技术基础，电子技术基础授课专业、班级环工031、032基本教材和主要参考书教材名称出版社作者出版时间电除尘器供电控制技术华北电力大学胡志光、田贺忠1998参考书出版社作者出版时间电除尘器运行及维修中国电力出版社胡志光2004教学目的及要求 一、教学目的 电除尘器供电技术课程是环境工程专业的一门主要的专业选修课。其目的是使学生了解电除尘器供电控制技术的内容、系统组成和作用，掌握电除尘器高、低压供电控制设备的工作原理、运行维护方法和基本操作技能，培养学生具有一定的动手能力和分析问题、解决问题的能力，为毕业后从事电除尘领域的技术工作打下必要的基础。 二教学基本要求 1了解电除尘器供电控制系统的组成、作用和发展概况。 2熟悉电除尘器的供电控制理论和常用术语。 3熟练掌握电除尘器高、电压供电控制设备的工作原理。 4掌握电除尘器供电控制设备的使用和运行维护方法。注：表中（ ）选项请打“”教案： 第一章 绪 论 （6学时） 一、教学目标及基本要求熟悉了解本课程的性质和任务；熟悉了解国内外电除尘器供电控制技术的发展概况和发展趋势；掌握电除尘器供电控制设备的组成和作用。熟悉了解供电质量与除尘效率的关系，掌握提高电除尘器效率的供电控制措施，熟悉掌握电除尘器供电控制系统的常用术语和使用范围。 二、教学内容及学时分配 第一节 电除尘器供电控制系统的组成和发展概况 2 学时 第二节 电除尘器的供电控制理论 2 学时 第三节 电除尘器供电控制技术常用术语 2 学时 三、重点和难点 本章的重点是电除尘器的供电控制理论；难点是熟悉掌握电除尘器供电控制系统的常用术语。 四、教学内容的深化和拓宽 随着科学技术的发展，介绍电除尘器供电控制技术的最新成果和发展趋势。演示电除尘器上位机软件功能，进一步理解电除尘器供电控制设备的组成和作用。 五、教学方式 采用课堂教学，并布置部分复习思考题，多与学生沟通交流，及时了解学生掌握情况，不断改进教学方式。 六、复习思考题 1电除尘器供电控制系统由哪些设备组成？各起什么作用？ 2电除尘器供电控制技术主要在哪些方面取得了重大进展？ 3试写出供电质量与除尘效率的关系表达式？ 4提高电除尘效率的供电控制措施有哪些？ 5试解释移相调压、电流密度、阻抗匹配、间歇供电、反电晕、火花跟踪控制、安全联锁控制、反馈信号、偏励磁、伏安特性等术语？ 第一次课的教学内容（2学时） 第一节 电除尘器供电控制系统的组成和发展概况 一、电除尘器供电控制系统的组成 1中央控制器 2高压供电设备 3低压控制设备 4检测设备 二、电除尘器供电控制技术发展概况1高压整流技术2.交流调压技术3高压供电技术4高压控制技术5低压控制技术6智能控制和管理技术三、电除尘技术的发展趋势1致力于进一步提高除尘效率，以满足更加严格的排放标准的要求2减少电除尘器基建投资和现有设备改造费用3在保证除尘效率的前提下，尽可能节约能源4采用经济有效的方法解决高比电阻粉尘的捕集问题5提高电除尘器对煤种变化的适应性6开发电除尘器智能控制软件，进一步提高自动化水平第二次课的教学内容（2学时） 第二节 电除尘器的供电控制理论一、捕集尘粒所需的能量二、供电质量和除尘效率的关系三、提高除尘效率的高压供电措施1采用负高压供电2选择合适的电压波形3选择合适的匹配阻抗4选择合适的控制方式四、提高除尘效率的低压控制措施 1选择合理的振打制度 2选择合理的卸灰控制方式 3选择合适的绝缘子加热控制方式五、提高除尘效率的智能控制和管理措施第三次课的教学内容（2学时）第三节 电除尘器供电控制技术常用术语一、电压类术语二、电流类术语三、阻抗类术语四、供电类术语五、放电类术语六、高压控制类术语七、低压控制类术语八、信号类术语九、故障类术语十、其它术语 讲稿： 第一章 绪 论第一节 电除尘器供电控制系统的组成和发展概况 一、电除尘器供电控制系统的组成 电除尘器由机械本体系统和供电控制系统两大部分组成。现代化的电除尘器供电控制系统是由中央控制器、高压供电设备、低压控制设备和各种检测设备组成的集散型智能控制系统。它是计算机技术、自动控制技术、信号处理技术、网络通讯技术和人机接口技术相结合的产物。可实现对电除尘器运行过程进行集中监视、操作、管理和智能闭环控制。如图1-1所示，为智能电除尘器供电控制系统组成方框图。图1-1 智能电除尘器供电控制系统组成方框图 1中央控制器 中央控制器(也称上位机)由一台工业控制计算机及其外围设备(显示器、键盘、打印机、通讯接口、UPS电源)组成。其主要功能是： (1) 集中监控管理。中央控制器在监控管理系统软件的支持下，采用下拉菜单方式操作，以列表方式、实时曲线方式、模拟图、直方图、流程图和系统接线图方式直观地显示各高压供电设备、低压控制设备和各种检测设备输入的实时运行数据、运行状态、运行趋势、故障信息等等。这些运行数据和信息可由操作设定为定时自动打印输出。也可将这些数据存入数据库，一旦需要，可以随时取出使用。另外，也可以通过中央控制器的键盘对各高压供电设备和低压控制设备实现启停操作控制、工作方式设定、控制特性修改等集中控制管理工作。 (2) 智能闭环控制。中央控制器能根据烟气浊度仪、锅炉负荷传感器等检测设备提供的反馈信号，对高压供电设备和低压控制设备实现智能闭环控制。即在满足出口浓度的约束条件下，通过节能管理软件自动调整高低压供电控制设备的控制特性，达到能耗最小的优化控制目标。 (3) 远程通讯。中央控制器与设备生产厂的计算机系统联网后，可通过电话线从制造厂获取信息和支持；中央控制器与工厂的上位计算机系统联网后，可实现资源共享和统一调度管理等。应用中央控制器不仅实现了电除尘器运行的自动化管理，而且在提高除尘效率飞节省人力、降低能耗和保障电除尘器长期安全、稳定、高效运行等方面发挥着巨大作用。 2高压供电设备 高压供电设备(简称TR)由高压控制柜(包括电压自动调整器)、高压整流变压器、电抗器、高压隔离开关和阻尼电阻等组成。其作用是：适应和自动跟踪电除尘电器电场烟尘条件的变化，向电场施加所需的高电压，提供所需的电晕电流，达到利于粉尘荷电和捕集之目的。 高压供电设备是电除尘器供电控制系统的主体设备。它既可以在中央控制器的集中控制和管理下运行，也可以脱离中央控制器独立运行。特别是高压供电设备采用微机控制后，使它具有了控制精度高、控制能力强、产品的可靠性、一致性、互换性均佳等特点，为实现电除尘器运行的自动化管理奠定了坚实的基础。 3低压控制设备 低压控制设备包括：阴、阳极振打控制设备、灰斗料位检测和卸输灰控制设备、绝缘子室的温度检测和电加热控制设备、安全联锁和综合故障报警设备等。可实现的控制功能包括：阳极连续振打控制、周期振打控制、振打最佳化控制、断电振打控制、连续卸输灰控制、周期卸输灰控制、上下料位卸输灰控制、上料位卸输灰控制、连续加热控制、恒温加热控制、区间加热控制、安全联锁控制和各种低压控制故障的显示报警等。 低压控制设备是电除尘器供电控制系统的重要组成部分。它可以在中央控制器的控制集中和管理下运行，也可以脱离中央控制器独立运行。低压控制设备在改善阴阳极振打清灰效果、减少二次扬尘、防止灰斗漏风、防止绝缘子结露爬闪、提高除尘效率、保障人身和设备安全、减轻运行人员劳动强度和实现现代化管理等方面起着重要的作用。 4检测设备 检测设备由烟气浊度仪、锅炉负荷传感器、温度、压力传感器、CO分析仪和各种位置开关组成。它的任务是检测锅炉负荷、除尘器进出口烟气温度、压力、烟道闸门状态、风机工作状态、高低压供电控制设备工作状态、灰斗料位状态、绝缘子室的温度、进口烟气中CO浓度和出口烟气的不透明度等运行参数，并实时地将这些信息反馈给中央控制器，实现集中控制和管理。显然，检测设备是中央控制器的耳目，是使电除尘器实现自动化控制管理的重要保证。 二、电除尘器供电控制技术发展概况 从二十世纪初期开始，人们在电除尘器供电控制方面做了大量的探索和研究工作，随着科学技术的不断进步和人们对电除尘供电控制机理认识的不断加深，电除尘器供电控制技术在以下几个方面取得了重大进展： 1高压整流技术 1906年美国加里福尼亚大学化学教授科特雷尔(P，GCdttrell)博士发明第一台同步机械整流器，为1907年第一台工业电除尘器的诞生提供了重要条件，也使得电除尘器获得大规模的应用成为可能。尽管这种机械整流器存在着机械磨损快、电压损失大、整流效率低和易产生电磁干扰等缺点，但因其具有结构简单、设备费用低和对操作管理水平要求不要等优点，而一直使用到二十世纪五十年代才逐步被其它类型的整流器所取代。在1920年、1928年和1956年先后出现了电子管整流器、氧化钶整流器和硒堆整流器，但因这类整流器存在着可靠性差、体积大、寿命短等缺陷而未能广泛应用。1960年前后又出现了半导体硅整流器，因其具有体积小、整流效率高、使用寿命长、设备费用低、可靠性高和具有击穿恢复能力等许多优点，而立刻在电除尘器上获得广泛应用，并取代了以前所有的整流器，使电除尘器的供电控制技术进入了一个新的发展阶段。 2.交流调压技术 由于电除尘器电场的击穿电压是随着运行工况等因素的变化而变化的。为了给电除尘器施加尽可能高的电压，就必须要求供电设备的输出电压能够跟踪电场的变化，通过对供电设备输入的交流电压进行调整就能满足这一要求。交流调压元件经历了从电阻调压器一感应调压器一饱和电抗器调压器一可控硅调压器的发展过程。 早期的电除尘器采用的是电阻调压器和感应调压器，一般只能手动调节。大约到1930年才首次尝试了用马达带动设备进行自动调节。在1950年饱和电抗器调压器问世后，电除尘器的高压输出就开始向自动控制方向过渡了。尽管这种调压器结构简单、维护方便，但由于铁芯磁滞的影响，使得它对电场火花放电的响应速度慢，易从火花放电过渡过电弧放电，使除尘效率降低。所以，这种调压器的应用受到了限制。到了六十年代末期，在电除尘器的高压供电设备上才开始广泛采用可控硅调压器。采用可控硅调压，可使电除尘器在电场发生闪络的瞬间快速降压而不产生电弧，闪络过后又能使电压迅速回升，让电场恢复正常工作，这样电场的工作电压始终接近于击穿前的临界电压，从而保证电除尘器获得尽可能高的除尘效率。采用可控硅调压后，使电除尘器在供电控制技术方面得到了进一步的发展。 3高压供电技术 大量研究表明：向电除尘器施加的电压波形对粉尘的荷电和捕集有重要影响，且对于同一种粉尘，选择具有不同峰值和平均值的电压波形，会收到不同的除尘效果。在早期的电除尘器上，采用经机械整流的全波供电方式，这对于比电阻适中的粉尘，取得了良好的收尘效果。针对高比阻粉尘， 在1935年研制出经电子管整流的双半波供电方式，1950年出现了脉冲供电方式，这为捕集高比电阻粉尘带来了福音。在二十世纪六十年代以后，又先后出现了经硅堆桥式整流的单相全波供电方式、三相全波超高压供电方式、富能供电方式、间歇供电方式飞恒流供电方式和变频供电方式等多种形式。随着科学技术的不断进步，各种供电方式相互渗透、不断完善和提高，使电除尘器的应用范围进一步拓宽，对运行工况的适应能力进一步增强。 4高压控制技术 对电除尘器高压供电设备的输出电压实行闭环自动控制是从1950年开始的。 最早采用的是定流控制方式，即通过调整输入电压，保持一定的输出电流，达到自动控制的目的。这种控制方式电流整定比较困难，若整定过大，可能导致由火花放电过渡到电弧放电，若整定过小，会使电场工作电压在较低水平上运行，二者均会使除尘性能降低。从二十世纪六十年代末期开始，可控硅调压的火花跟踪控制方式被普遍采用。这种控制方式是以电除尘器电场闪络信号为控制依据，由检测环节把闪络信号取出送给电压自动控制系统，经综合处理后发出控制指令，使可控硅迅速关闭，中断高压输出。待电场介质绝缘强度恢复后，再从较低的电压值重新升压，并逐渐逼近电场的火花放电电压。直至下一次闪络信号出现，又重复上述过程。火花跟踪控制方式实现了电场工作电压对火花放电电压的自动跟踪，这不仅提高了电晕功率和除尘效率，也为高压供电控制技术的进一步发展奠定了基础。 从二十世纪七十年代初开始，由于电力电子半体器件的迅速发展，人们在火花跟踪控制方式的基础上，相继开发出了火花强度控制、最佳火花率控制、临界火花控制、浮动式火花控制和反电晕检测控制等多种控制方式。为电除尘器高压控制技术的发展起到了很大的推动作用。到了八十年代中期，由于微机应用热潮的兴起，电除尘器的高压供电控制技术又进入了一个新的发展时代。 用微机控制高压供电设备，可实现对电场运行参数的自动跟踪控制、显示、打印、通讯和故障处理等多项功能，具有自动化程度高、控制特性好、控制功能多、硬件结构简单和可靠性高等优点。因此，微机控制电除尘器高压供电设备得到了迅猛发展，为电除尘器实现现代化的控制和管理打下了坚实基础。 5低压控制技术 电除尘器的低压控制设备是电除尘器供电控制设备的重要组成部分。低压控制技术是电除尘器供电控制技术在发展过程中逐渐形成的一个重要分支。随着科学技术的不断进步，电除尘器低压控制技术也在不断完善和提高。电除尘器低压控制技术的开发始于二十世纪七十年代初期，到了八十年代末期已趋于成熟和完善。它经历了从人工手动控制一简单的自动控制一多功能自动控制一功能完善的信号检测和微机控制的发展过程。已形成了一套自动化水平较高，控制功能完善的庞大控制系统。电除尘器低压控制设备运行是否良好，对电除尘器的机械本体和高压供电设备均会产生直接的影响。 6智能控制和管理技术 从二十世纪九十年代初期开始，计算机技术、网络通讯技术、测量控制技术、信号处理技术和人机接口技术都得到了迅猛发展，为实现电除尘器运行的自动化管理奠定了基础。以工业控制计算机为上位机，以电除尘器高低压供电控制设备为下位机，以各种检测设备(烟气浊度仪、锅炉负荷传感器、温度、压力传感器、CO分析仪等)为耳目的集散型智能控制和管理系统便应运而生了。对电除尘器实行全面计算机控制和管理，是电除尘器供电控制技术步入当代国际先进水平的重要标志。随着这项技术的推广应用，必将产生重大的社会效益和经济效益。 总之，伴随着科学技术的不断发展，电除尘器供电控制技术取得了长足进步。今后也必将在科学技术的推动下，取得更加辉煌的成就。 三、电除尘技术的发展趋势1致力于进一步提高除尘效率，以满足更加严格的排放标准的要求Sproull的研究表明，在电除尘器出口的烟尘中，约50%是由于振打产生的二次扬尘造成的；Tassicker对6台高效电除尘器的测定表明，低温电除尘器出口的烟尘中约30%是振打产生的二次扬尘，而高温电除尘器出口的烟尘中振打产生的二次扬尘则高达约60%。防止清灰振动引起部分已被捕集的粉尘再飞扬，提高对微尘的捕集能力，扩大对高比电阻除尘的适应范围（后级电场粉尘细，比电阻较高），是各国除尘界关注的热点问题。对此，已进行了大量的研究工作，并取得了一些积极的研究成果。如日本电力部门确认，用半湿式电除尘器可以把燃煤锅炉的烟尘排放浓度控制在15mg/Nm3以内，能满足一些地区极其严格的排放标准。2减少电除尘器基建投资和现有设备改造费用专家普遍认为：宽间距不但能改善电除尘器的性能，而且有明显的经济效益。美国燃烧工程公司（CE）和南方研究所（SRI）所进行的试验表明，同极间距可增大至457mm而不影响除尘性能。3在保证除尘效率的前提下，尽可能节约能源节约能源的措施之一是采用间歇供电，也就是供电一个或几个半波后停止供电几个半波。电除尘器在停止供电时如同一个大的电容器，平均电场强度几乎与常规供电方式时一样高。间歇供电尤其适用于捕集高比电阻粉尘。此时间歇供电因减小了板电流密度，故可减少收尘极板上粉尘层内的电场强度，使之不超出粉尘层内气体的击穿场强，从而控制了反电晕的产生。另一个措施是采用能源管理系统（EMS）。当电除尘器在烟气浊度很低（低于5%）下工作时，消耗的能量很大。如果能够准确控制环保要求所允许的烟气浊度，则在稍许增加浊度的情况下可以获得较大的节能效果。4采用经济有效的方法解决高比电阻粉尘的捕集问题为减少二氧化硫对环境的污染，要求工厂尽量多烧低硫煤。低硫煤的飞灰比电阻一般较高，如何解决高比电阻粉尘的捕集问题，也是当务之急。曾出现“高温电除尘器”、“冷电极双区电除尘器”等。但由于种种原因，实际上应用还不多。烟气调质处理是捕集高比电阻粉尘的有效办法，但费用较高。喷入的SO3是否随烟气排放造成新的污染，也尚待进一步调查研究。国内曾在进口烟气含尘浓度高（3540g/Nm3）、粉尘比电阻高（1012cm以上）、电场风速高（1.5m/s左右）的大武口电厂100MW机组除尘器上，以微机自动控制高、低压供电装置代替普通的模拟控制供电装置，在其它运行条件不变的前提下，运行参数明显提高，出口烟气含尘浓度大幅度降低。脉冲供电也是提高高比电阻粉尘捕集效率的有效手段。对于已建成而效率不能满足要求的电除尘器，可以在不变动原本体结构和常规供电装置的条件下，加装脉冲电压发生与控制设备，原供电装置保留以供给基础电压，可以获得显著的效益。所增加的费用比新建或改建电除尘器节约得多。5提高电除尘器对煤种变化的适应性常规电除尘器对粉尘比电阻较敏感，粉尘比电阻小于104cm（如飞灰可燃物Cfh10%）或大于1012cm（如Sy0.5%的低硫煤烟尘）都将造成除尘效率急剧下降。要维持高效率则需增加电场数或降低电场风速，势必使电除尘器体积大、投资高的缺点更为突出。国内在烧低硫无烟煤或贫煤时，粉尘比电阻呈两极分化，其中细粉尘比电阻大于1013cm；飞灰可燃物含量高的粉尘比电阻小于104cm。在焦作电厂200MW机组上，取用宽间距、鱼骨针放电极配辅助电极、末电场出口设横向槽板的KFH型电除尘器，除尘效率达99.6%以上，对其机理研究和结构的优化，正在深入之中。6开发电除尘器智能控制软件，进一步提高自动化水平自从微机应用于电除尘器自动控制系统之后，电除尘器供电控制技术的开发研究从硬件转向软件，利用各种软件来丰富电除尘器的控制功能，是供电控制技术新的发展趋势。虽然在1995年我国已成功研制出以电除尘器的高压和低压供电控制设备为下位机，以工业控制计算机为上位机，以浊度仪等检测设备为耳目，以能量管理为目标，五者联用，形成具有遥感、遥控、遥讯、数据自测自记录、故障自诊断显示、高精度自动化、大幅度节能和全面计算机管理的现代智能运行控制系统。但是，该系统的智能控制水平还相对较低，还不能根据煤种和锅炉负荷的变化，实行自动跟踪控制、优化控制或模糊控制，电除尘器专家知识库还不健全，专家在线故障诊断、专家在线优化控制、专家在线优化管理、专家在线运行帮助和远程通信、网络资源共享功能等还都刚刚起步，有待进一步完善和提高。显而易见，随着电除尘器控制管理功能的不断丰富，在不久的将来，电除尘器的自动化程度会提高到一个新的水平。第二节 电除尘器的供电控制理论 一、捕集尘粒所需的能量 电除尘器是利用电力来进行收尘的，按理要消耗较大的电能，但是恰好相反，它从气流中分离尘粒所需的电能却很小。所需的电能可以根据气流对尘粒的粘滞力和尘粒向着收尘极运动所经过的距离计算出来。根据斯托克斯定律，一个球形尘粒所受到的粘滞阻力为Fc = 6a (N) (1-1)式中：介质的粘度(Pas)； a尘粒的半径(m)； 荷电尘粒的驱进速度(ms)。 令尘粒向着收尘电极运动所经过的距离S，则所消耗的功为W=FcS (J) (1-2) 现假设使一个粒径为1m的尘粒以30cms的速度运动5cm的距离到达收尘极，则根据公式(1-2)可以计算出W之值。 可见，这是一个很小的值。一般从气流中分离一定质量的尘粒所需的功与粘滞阻力成正比，而与尘粒粒径的立方和尘粒的密度成反比。从含尘浓度为228gm3、烟气量为2830m3min的烟气中，分离lm尘粒，约需功率500W，而分离10tm的尘粒约需功率为5W。由此可知，从气体中分离悬浮尘粒所需的功率即使在烟气量大、含尘浓度高的情况下也是很微小的。 实际上，电除尘器所消耗的功率比以上初步的计算值大得多，因为用在使尘粒输送到电极上的功率只占总功率的一小部分。对于双区电除尘而言，其所需的理论能耗可能与实际情况相近，因用在电晕上的功率很小。但是对于单区电除尘而言，其电晕遍及整个收尘空间，电晕功率比分离尘粒所需的功率大好多倍。尽管如此，电除尘器所消耗包括电晕功率在内的总功率，与旋风除尘器和洗涤器之类的机械除尘器相比还是很小的。例如捕集燃煤锅炉的飞灰，使用压力损失为750Pa，直径为245mm的旋风除尘器，除尘效率为7580%，其功率消耗为35kw47m3s-1，而在同样条件下采用电除尘器时，则只需3kw左右，即相当于机械除尘能量消耗的10%以下。显然，电除尘器具有功率消耗省的特点。因此，在评价除尘设备的投资和性能时，必须考虑电除尘器功率消耗省和机械除尘设备投资较少的特点进行综合比较，虽然电除尘器消耗能量不多，但是供电质量和电除尘器的性能密切相关。供电机组的容量必须与电除尘器的能力相匹配。 二、供电质量和除尘效率的关系 从多依奇(Deutsch)除尘效率公式：= 1-exp（-A/Q） (1-3)中，似乎不能明显地看出除尘效率与供电质量间的关系，但是从式(1-3)中，可以明显看出值与荷电电场强度和收尘电场强度的乘积EaEp成正比，它是把电除尘器性能与电能联系起来的基本参数。要使电除尘器的效率最高，就要求值尽可能大，也就是EaEp的值尽可能地大。由于Ea与Ep增大与电除尘的电流和电压有关，所以，值对于电气操作条件的反应很敏感，对于有用的电晕功率输入的反应也很敏感。尽管电压和功率输入只有较小的增加，也足以使电除尘器的效率有较大的提高。例如一台捕集飞灰电除尘器的效率，当电压仅增加3kV时，其除尘效率就从92%提高到97%以上。因此，不论从理论上，还是从实际现场经验上，都可以肯定电除尘的供电质量对电除尘器的性能有决定性的影响。 虽然可以用不同的方法确定除尘效率与电能之间的定量关系，但其中对工程应用最有效的是使(u和供给电除尘器的有效电晕功率相联系。根据怀特(White)的推导可以得到下列近似的公式=kpPd/A (ms) (1-5)式中 A收尘电极的表面积(m2)； Pd总的电晕功率(W)， kp视气体、粉尘和电除尘器设计而定的参数。 上式表明与单位收尘极表面积A上的电晕功率成正比。将公式(1-3)和(1-5)合并，可以得到以下更有用的关系式：=1-exp（-kpPd/Q） (1-6)式中 Q烟气流量(mas)； 电除尘器的除尘效率。 公式(1-6)提供了对电除尘器的基本设计和性能分析很有用的方法。从理论上可以推导出参数kp的数量级，但对工程应用来说，最好还是根据除尘效率的测定数据进行计算。这样就可以把气 流分布不均匀等引起除尘效率下降的因素包括在内了。而这些因素在工业应用中是不可避免的。试验表明，kp的数值在0.006左右。 式（1-6）明确指出了除尘效率与供电质量的关系。显然，改善供电质量、提高电晕功率是提高除尘效率的重要措施之一。 三、提高除尘效率的高压供电措施 1采用负高压供电 大量实验表明：在相同的条件下，采用负高压供电比正高压供电具有起晕电压低、击穿电压高、电晕功率大、运行稳定等优点。因此，负高压供电在工业电除尘中得到了广泛应用。 2选择合适的电压波形 如图1-2所示，为国内外电除尘器高压供电设备较常采用的具有一定峰值和平均值的脉动负直流电压波形。 峰值电压有利于粉尘荷电，而平均电压有利于粉尘的捕集。因此，应根据粉尘的比电阻来选择合适的电压波形。对于低比阻(104cm以下)粉尘，因其易于荷电而不易捕集，故应选择峰值电压低而平均电压高的电压波形(如三相全波整流、 经过滤波的单相全波整流等)。对于中比阻(10451010cm)粉尘，因这类粉尘既较容易荷电，又较容易捕集，故应选择峰值电压和平均电压均适中的电压波形(如单相全波整流，富能供电等)。对于高比电阻(51010cm以上)粉尘，因其不易于荷电而易于产生反电晕，故应选择峰值电压高而平均电压低的电压波形(如半波整流、间歇供电和脉冲供电等)。图1-2 高压供电设备的电压波形 目前，我国绝大多数燃煤电厂运行的电除尘器，都采用单相全波整流的供电方式。通常情况下，这种供电方式是适宜的。对于部分具有较高比电阻的粉尘，可通过调整变压器的抽头(使可控硅的导通角=40%60%)、改变控制方式(如采用间歇供电)和增大火花频率(20次分以上)等方法，达到提高峰值电压和降低平均电压的目的，以利于粉尘的荷电和捕集。 3选择合适的匹配阻抗 当电除尘器的板线极距和运行工况确定后，提高电除尘器的上限电压(即火花放电电压)是困难的。但是，通过选择合适的匹配阻抗，达到改善供电系统的伏安特性和提高电晕电流的目的是可行的。如图1-3所示，为某台电除尘器在两组不同匹配阻抗下的VI特性曲线。显然，通过阻抗调整，可使除尘效率明显提高。 由于电除尘器高压供电设备的内部阻抗是感性的，其输出电压是脉动的，而电除尘器本体的阻抗是动态的、容性的。因此，按照戴维南定理，可将电除尘器高压供电系统近似等效成图1-4所示的电路。图1-4中E0为直流电压源，e1为交流电压源，二者迭加为脉动直流电源。R0和L0是供电设备的内部阻抗(可调)。Rd为电除尘器本体的等效动态电阻(由VI特性确定)， Cf为电除尘器本体等效的分布电容(约40pF/m2)。尽管电除尘器本体的阻抗是变动的，不可控的，但是，高压供电设备的阻抗是可以选择和调整的。因此，通过正确选择供电设备的阻抗并加以调整，就可以达到阻抗匹配的目的。 电除尘器高压供电设备的阻抗与容量紧密相关，正确选择供电设备的容量，也就正确选择了供电设备的阻抗。供电设备的额定输出电压应按异极间距的大小选取3.03.5kV/cm，然后圆整向上靠等级。对于烟气含尘浓度高(30gNm3以上)、粉尘比电阻低(1010cm以下)、同极间距宽(400mm以上)和电晕线芒刺长(RS线)的情况应靠近下限选择，反之应靠近上限选择。供电设备的额定输出电流应按单区收尘面积的大小在0204mA/m2之间选取，然后圆整向上靠等级。对于高含尘浓度烟气飞窄极距电极、高比电阻粉尘和短芒刺电晕线的情况应靠近下限选择，反之应靠近上限选择。 对于运行中的电除尘器高压供电设备，可通过调整变压器的初级抽头(一般设有36个)，使可控硅的导通角在60%90%范围内变化。调整电抗器抽头(一般也设有36个)，使输出电流波形圆滑对称。做各种控制方式下的VI特性曲线，从中选择最好的一种控制方式，也就达到了阻抗近似匹配之目的。 4选择合适的控制方式 近几年来，由于集成电路和微机在电除尘器供电设备中的应用，使电除尘器的供电控制技术进入了多功能控制的新阶段。左电除尘器高压供电设备中应用的控制方式有：火花跟踪控制、火花强度控制、临界火花控制、浮动式火花控制、最高平均电压控制、间歇供电控制、富能供电控制和反电晕检测控制等。多种控制功能的并存和应用，增强了供电设备对电场烟尘条件变化的适应和跟踪能力，同时也要求运行人员提高业务素质，通过选择合理的控制方式，达到提高除尘效率之目的。如图1-5所示，为电除尘器高压供电设备中常见的几种控制特性曲线。 对于烟气含尘浓度较小(10gm3以下)、粉尘比电阻偏低或运行稳定的工况，应选择临界火花控制、最高平均电压控制或浮动式火花控制方式，并适当降低电压上升率和火花频率(05次分)， 就可获得较好的收尘效果。对于烟气含尘浓度适中(1030gm3)、中比阻粉或运行较稳定的工况，应选择火花跟踪控制、火花强度控制或最高平均电压控制方式，并适当调整火花频率(5一10次分)，也可取得好的收尘效果。对于含尘浓度高(30gNma以上)、粉尘比电阻偏高或运行不稳定的工况，应选择富能供电控制、间歇供电控制或反电晕检测控制方式，并适当提高电压上升率和火花频率(1015次分)，也可达到提高除尘效率的目的。 另外，火花、电弧灵敏度的调整，闪络封锁宽度和深度的调整，间幅大小和占空比的调整，电流极限和临界火花电流值的调整等均对控制特性有重要影响。应通过实践加深对供电设备工作原理的理解，实时地将各参数调整到最佳位置，以使获得综合性的最佳控制效果。 四、提高除尘效率的低压控制措施 1选择合理的振打制度 振打清灰是电除尘的主要过程之一。其清灰效果不仅与振打力有关，而且与振打周期紧密相关。停振时间过长，会使板、线积灰严重；振打过于频繁，会产生“二次扬尘”，二者均会影响除尘效果。阳极振打周期应按下式选择： T为阳极振打周期(rain)，Tal为阳极振打时间(min)，T2为阳极停振时间(rain)，N为阳极板允许连续振打次数(一般取25次)，u为阳极振打轴转速(rrain)，D为阳极板允许连续积尘最大厚度(1020mm)，久为第i电场阳极板的实际积尘率(mmmin)。可由下式求得： Q为处理烟气量(m3/h)，C为第电场入口含尘浓度(gm3)，为第电场分级除尘效率，f为积尘不均匀系数(一般取510)，为粉尘堆积密度(kgm3)，Af为第2电场收尘面积(m2)。 对于阴极振打，由于振打力较小、粉尘在极线上附着力较大、极线上积尘速度慢和振打时产生的“二次扬尘”不象阳极振打那么严重。因此，使阴极振打周期适当缩短，振打时间适当延长是必要的。阴极振打周期可按下列经验公式选择： T1为阴极振打周期(min)，Tl为阴极振打时间(一般取510min)，T2为第一电场阴极停振时间(一般取510min)，2表示第i电场。 对于阴、阳极振打，除了选择合理的振打周期外，还应考虑同一电疡的阴、阳极应交错振打，前后电场的阴极(或阳极)应交错振打。当上述交错振打制度无法满足时，应实现各通道之间交错振打。这样做既利于清灰又可提高除尘效率。另外。对于烟气粘度大，粉尘粒度细、粘附性强和比电阻高的情况，可适当减小T2和T1，或采用振打时停高压，停振时投高压的联动控制方式，以防止板、线严重积灰和出现反电晕。 2选择合理的卸灰控制方式 电除尘器的卸灰控制方式主要包括：连续卸灰控制、周期卸灰控制和料位检测卸灰控制。对于连续卸灰，若无人工干涉，会出现灰斗排空、引起漏风、产生“二次扬尘”、造成资源浪费和使除尘效率降低。因此，应采取每班定时卸灰一次的办法，确保灰斗不排空也不大量积灰。每班各灰斗的卸灰时间由下式确定： 为第电场灰斗卸灰周期(h)，T：为第电场灰斗停止卸灰时间(h)，T2为第电场灰斗卸灰时间(h)，y为灰斗的体积(m3)，为灰斗所处的电场。 对于料位检测卸灰，若料位计工作正常，应届较好的卸灰控制方式。但由于后级电场收集灰量少，灰位达到上料位需要的时间过长(主030h)，若遇灰斗加热保温不良，就会造成灰料结块棚灰，料位计失灵。因此，对于料位检测卸灰控制，应对灰斗采取有效的加热保温措施，加强对料位计的维护。必要时对于后级电场灰斗应降低上料位检测高度。这样做既可以防止漏风，又减少了排灰不畅的故障，也就等于提高了除尘效率。 3选择合适的绝缘子加热控制方式 对电除尘器的阴极支撑绝缘子和阴极振打瓷轴采取密封和加热保温措施，使该处的温度保持在烟气露点温度之上，是使电场运行电压能维持较高水平的重要手段。电除尘器的绝缘子加热控制方式有：连续加热控制、恒温加热控制和区间加热控制。对于连续加热，若无人工干涉，会出现保温箱温度过高，引起绝缘设备机械强度降低，加速老化缩短使用寿命，还会造成能源浪费。对于恒温加热控制，当采用有触点控制时，断电器和加热器工作过于频繁，会影响使用寿命。故应适当降低其温度检测的灵敏度，并正确选择恒温值高于露点温度。对于区间加热，应属于一种较好的加热控制方式，加热区间的下限应略高于露点温度，上限高出下限20为宜。这样做既可以防止绝缘子结露，使电场绝缘水平提高，又减少了继电器和加热器的故障概率，提高了设备的使用寿命，也提高了除尘效率。 五、提高除尘效率的智能控制和管理措施 采用由上位机(中央控制器)、下位机(高低压供电控制设备)和各种检测装置(烟气浊度仪、锅炉负荷传器、温度、压力传感器、一氧化碳分析仪)等组成的集散型智能控制系统。可实现对高低压供电控制设备的闭环控制、控制参数的在线设定、运行数据的在线显示、修改和印等多种功能。这不仅提高了电除尘器运行的自动化管理水平，而且能在保证除尘效率的提下，通过对高低压供电控制设备实施智能控制，达到大幅度节省电能的目的。采用电除尘器集散型智能控制系统，是现代化生产管理的需要，也是保障电除尘器长期安全飞稳定高效运行的重要措施之一。 总之，影响电除尘器性能的因素很多，除供电控制质量外，电除尘器的本体结构、运行工况和运行维护人员的素质等均对电除尘器性能有重要影响。但对于运行中的电除尘器，从供电控制角度采取适当措施，是提高除尘效率最经济、最方便、最直接和最重要的手段。第三节 电除尘器供电控制技术常用术语 一、电压类术语 1，电源电压：给电除尘器高、低压供电控制设备提供的工频交流电压，也称额定输入电压； 2额定输出电压：高压供电设备带上额定负载后所能输出的最高直流电压； 3一次电压：施加于高压整流变压器一次绕组的交流电压(有效值)； 4，二次电压：高压整流变压器施加于电除尘器电场的脉动直流电压(平均值)； 5峰值电压：二次电压的最大瞬时值； 6，空载电压：施加于空气介质的电除尘器电场的二次电压； 7起晕电压：在电极之间刚开始出现电晕电流时的二次电压； 8击穿电压：在电极之间刚开始出现火花放电时的二次电压； 9移相调压：通过改变可控硅的导通角实现对一次电压的自动调整； 10调幅调压：通过改变变压器的抽头实现对二次电压幅值的调整。 二、电流类术语 1额定电流：由发热条件所决定的，允许高飞低压供电控制设备的最大输入(或输出)电流； 2一次电流：通过高压整流变压器一次绕组的交流电流(有效值)； 3二次电流：高压整流变压器通向电除尘器电场的直流电流(平均值)； 4电晕电流：发生电晕放电时，流过电极间的电流； 5空载电流：当以空载电压施加于电场时流过的二次电流； 6电流极限：由人为设定的允许高压整流变压器输出的最大二次电流； 7电流密度：流过单位面积收尘极板或单位长度电晕线的电流。 三、阻抗类术语 1短路阻抗：整流变压器二次侧短路时，其一次侧的入端等值阻抗； 2负载阻抗：电除尘器的独立供电分区所对应的等值阻抗； 3阻抗匹配：指短路阻抗与负载阻抗之间的匹配关系， 4绝缘电阻：高、低压供电控制设备的带电体与地之间的电阻； 5接地电阻：高、低压供电控制设备的接地体与地之间的电阻； 6，阻尼电阻：用于消除整流变压器次级端产生的高频振荡，保护整流变压器或高压电缆不被击穿而设置的电阻； 7压敏电阻：为防止各种过电压入侵供电控制设备而设置的一种对电压值敏感的非线性电阻； 8热敏电阻：为实现温度显示、控制而设置的一种对温度值敏感的非线性电阻； 9取样电阻：为取得某种电压或电流信号而设置的电阻； 10比电阻：加在粉尘层两端面的电场强度与感应电流密度的比率。 四、供电类术语 1常规供电：单相全波桥式整流供电； 2半波供电：单相半波桥式整流供电， 3间歇供电：在常规供电的基础上，周期性地关断部分半波的供电方式； 4，富能供电：在常规供电的基础上，周期性地降低部分半波幅值的供电方式； 5超高压供电：三相全波桥式整流供电； 6脉冲供电：在常规供电的基础上迭加作用时间很短的脉冲电压； 7变频供电：利用变频技术先将工频变换哎高频，再经倍压整流获得高压的供电方式； 8. 恒流供电：利用LC变换器实现向电除尘器电场提供恒定电晕电流的供电方式。 五、放电类术语 l. 尖端放电：在高电压的作用下，在电极尖端发生的放电现象， 2电晕放电：发生在不均匀的、场强很高的电场中以发光形式表现出来的气体放电现象； 3.火花放电：由于分隔两异性电极的空气或其它介质材料突然被击穿，而引起带有瞬间闪光的短暂放电现象； 4电弧放电：火花放电后，电场强度继续升高至某点，出现贯穿整个电极间隙、电流密度很大、伴有高温、强光的持续的放电现象； 5电晕封闭：当电晕线附近负粒子的浓度高到一定值时，抑制电晕发生，使电晕电流大大降低，甚至会趋于零的放电现象； 6反电晕：沉积在收尘极表面的高比电阻粉尘层内部的局部放电现象。