高频高压电源在日用玻璃窑炉烟气高温电除尘器中的应用

北极星环保网讯:为了贯彻最新的大气治理环保政策, 高频高压电源电除尘技术应运而生。与传统工频高压电源电除尘技术相比, 高频高压电源电除尘器能耗更低, 并能进一步降低玻璃窑炉烟气中粉尘的排放浓度, 显著降低SCR催化剂堵塞和中毒风险, 提高催化剂使用寿命。通过对四川某日用玻璃窑炉烟气高温电除尘+SCR脱硝项目选用的高频高压电源电除尘器, 详细介绍了高频高压电源电除尘器的技术优势, 分析其节能减排效果, 阐述环保效益与经济效益。

1 概述

2017年之前, 在非火电行业电除尘系统中使用高频电源技术仍旧十分少见, 主要原因是:

(1)非火电行业烟气除尘相关的环保标准尚未提高至超低排放要求, 传统工频电源技术能够满足目前排放标准;

(2)非火电行业烟气成分复杂, 烟尘性质各异, 尚不能将燃煤电厂电除尘高频电源技术和设备直接复制运用于非火电行业, 需要进行针对性的技术优化和装备集成。然而, 提高非电行业烟气排放标准, 逐步实现超低排放是大势所趋。

2017年2月, 国家环保部、发改委、财政部、能源局联合北京、天津、河北、山西、山东、河南等省市人民政府共同发布《京津冀及周边地区2017年大气污染防治工作方案》 (即“2+26城市大气污染防治方案”) , 全面推进重点行业治污升级改造和排污许可管理, 并要求区域内所有钢铁、燃煤锅炉排放的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物大气污染物执行特别排放限值。

2018年1月16日, 环保部印发《关于京津冀大气污染传输通道城市执行大气污染物特别排放限值的公告》, 要求京津冀大气污染传输通道城市 (“2+26”城市) 将执行大气污染物特别排放限值, 控制范围从火电、钢铁延展至非电全行业 (石化、水泥、有色、化工行业及燃煤锅炉项目) 。

其中, 玻璃行业排放标准在原有GB 26453—2011《平板玻璃工业大气污染物排放标准》的基础上, 进一步要求在特殊区域 (2+26城市) 的玻璃行业执行特别排放限值:玻璃熔窑颗粒物≤20 mg/Nm³、SO₂≤100 mg/Nm³、NO_x≤400 mg/Nm³。

随着国家对玻璃窑炉烟气污染物排放控制的日益严格, 传统玻璃窑炉烟气除尘技术将无法满足新的排放标准, 因此应开发和使用更加高效的除尘技术和装备。高频电源电除尘器能够满足这一要求, 高频电源技术优势来源于科学有效的控制技术。

主要应用效果在于：提高除尘效率的同时降低系统电耗, 并且能够减少烟尘对SCR催化剂的影响, 有效延长催化剂的使用寿命。采用该高频电源技术, 可优化除尘器内部结构, 节省钢材用量, 减少本体设备投资和建设成本, 提高电除尘技术经济性。我司结合项目实际工况和烟尘特性, 经过精心设计, 将高频高压电源运用于四川某日用玻璃窑炉烟气除尘的高温电除尘系统, 项目成功投产并连续稳定运行, 对非火电行业的烟气除尘系统的升级改造和节能降耗具有一定的借鉴意义。

2 高频电源工作原理

如图1所示,高频电源是由三相380 V、50 Hz低压交流供电, 整流滤波后形成约530 V的直流电源, 利用调制解调技术, 经IGBT全桥逆变后形成20~50 k Hz高频信号, 驱动高频整流变压器, 经高频变压器升压至20 k V, 再经倍压整流器, 产生平直的60~90 k V高频脉动负高压直流信号, 升压整流后输出直流高压, 为电场提供供电的电源。高频电源与工频电源技术比较见表1。

图1 工频电源与高频电源供电原理

表1 高频电源与工频电压技术比较

频电源的供电电流由一系列高频脉冲构成, 脉冲宽度为20~50kHz, 与工频电源50Hz相比，高频电源具有如下优势:

(1)高频电源具有脉冲幅度、宽度及频率均可以调整等特点, 所以可以给电除尘器提供从纯直流到脉冲的各种电压波形, 因而可以根据电除尘器的工况, 提供最佳电压波形;

(2)高频电源二次电压趋近于纯直流, 几乎没有纹波, 输出纹波小。二次电流为尖峰载波使阴极尖端的电场强度的不均匀性更加激烈, 加大电晕电流;

(3)闪络恢复快, 微秒级内快速关断闪络电流, 无闪络电流冲击问题, 不会损伤极板极线, 保护电场设备同时提高除尘效率, 降低能耗。

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