高压静电除尘电源技术发展

知识点：高压静电除尘器

高压静电除尘目前仍然是世界公认的高效可靠的除尘技术，电源作为静电除尘关键设备起着至关重要的作用。经过多年的发展，已出现多种原理的除尘用高压电源，目前主要有以下四种：单/三相SCR电源、三相中频电源、高频电源、脉冲电源。多种电源的出现，一方面增加了用户选择的多样性，另一方面也增大了用户选择难度，因此有必要对各种电源的优缺点加以分析，针对不同客户不同工况提出针对性的选择方案。

1. 单/三相SCR电源

传统的高压电源通常采用单相SCR电源，其原理如图：

国内SCR控制电源目前技术ZUI成熟，市场占有量首位，但由于控制原理局限性使得SCR电源有如下缺点：

（1） 工频条件下工作，变压器体积大，原材料的上涨成本优势丧失。

（2） 交流移相控制，谐波严重功率因数低，电源本身转换效率低。

（3） 两相供电，三相不平衡。

针对单相SCR电源不足国内一些厂家也研制出了三相SCR电源，基本克服了三相不平衡电压波动大，功率因数低等缺点，但是三相电源也存在自身的问题，如：整流变体积庞大，闪络控制困难，电流冲击大，间隙供电不能实现等不足。综上所述SCR控制电源面临严峻挑战，已无法完全满足现代除尘供电技术的要求。

2. 三相中频电源

三相中频电源结合了三相SCR电源和现代变频器原理而产生的一种变频控制技术。其原理为三相380交流输入经三相整流桥后变成530V直流，再经三相桥式逆变成400HZ三相交流送中频整流变输出高压直流。

三相中频电源变压器较SCR工频变压器体积小（减小1/2），供电纹波小性能与高频电源相当，采用较低逆变频率可实现控制柜与变压器分离，因此对SCR电源现场改造实施方便快捷。

三相中频电源优缺点也十分明显：

优点：采用SVPWM中频调幅调压（普通变频器控制原理）方案简单技术成熟。

缺点：中频控制需进行谐波治理；IGBT采用硬开关，损耗大，可靠性降低；中频输出变压器噪声大。目前国内中频电源相对高频电源只是一个折衷的技术方案产品。

3. 高频电源

上世纪90年代，国外ALSTON等公司率先进行电除尘高频电源的研发和应用，其节能提效已得到业内好评，本世纪初国内高频电源研制应用也逐步展开，目前产品的市场前景可观，大有完全替代传统SCR电源的趋势。

国内各高频电源厂商方案虽各有特色，但总体电路基本相似，主要由工频整流滤波，谐振逆变回路，高频升压整流输出以及电源控制部分组成。主回路采用串联谐振拓扑回路即软开关技术，能很大降低开关损耗，提高逆变效率。

高频电源优点：

（1）三相输入，减少相间不平衡，功率因数大。

（2）采用高频变压器，可有效减小升压变压器的体积和重量，节约耗材，转换效率高。

（3）高频电源使用全控型器件IGBT 软开关控制，减小损耗，利于大功率输出。

（4）工作频率可达25-50kHz，输出电压纹波小，有利于电场荷电。

高频电源应用主要问题在于，由于电路高频化后，控制柜和变压器不能分离，一体化后必须安放在室外，因此电源运行环境恶劣，耐气候性要求高，在散热防护性和其它三防性能（防潮，防霉，防盐雾）要达到军工级别，以提高设备正常运行可靠性。

4. 脉冲电源

脉冲功率技术是当前国际除尘应用迅速发展的一项高新技术，其供电原理完全不同于普通的直流供电，高压脉冲极易产生低温等离体，对除尘器本体有极高的反应效率。同时脉冲功率技术在环保领域应用广适用于烟气脱硫脱硝，该技术一旦成熟工业化可实现脱硫脱硝除尘等多污染物一体化去除。

脉冲产生一般原理为：通过高压直流电源对储能元件（电感、电容）进行充电（慢充电），并通过快速功率开关的动作将能量以脉冲形式迅速释放到负载上（快放电）。如图4其中C为储能元件，R为负载。

除尘脉冲电源供电是在直流基压的基础上叠加一极窄的高压脉冲电压，基压只需提供一定电场强度用于粒子驱进吸附，高压脉冲提供粉尘粒子荷电，双电源供电使除尘效率非常高且能耗很少，具有明显的节能减排效果。

相对于传统直流供电，高压脉冲供电的优点为：

（1） 提高除尘效率。由于脉冲上升时间极短，提高了电场击穿电压，电场能获得极高峰值电压，利于粉尘粒子荷电。

（2） 减小收尘面积。脉冲供电时，电晕线具有非常均匀电晕分布和很强的电晕放电能力，增加了荷电机率可有效减少本体收尘面积，降低除尘器本体投资。

（3） 节能效果显ZHU。由于脉冲供电为间歇供电且供电时间短，与传统直流供电相比可节能50-90%。

脉冲供电技术作为一种新兴高压除尘供电技术，其技术关键基本掌握在欧美日韩等发达国家中，典型成熟产品为丹麦Coromax脉冲供电系统，由于成本高昂目前国内只有极少应用。该技术如果一但国内有所突破，并且能有效控制制造成本，将会给我国除尘环保行业带来革命性的变革。

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