本文簡要闡述了濕式電除塵器的工作原理和工作特點，分析了濕式電除塵器高壓供電方面的難點，詳細介紹了專用于濕式電除塵器的恒流高壓電源的供電特點，簡要介紹了高頻恒流電源供電優越性。指出：電流源的供電原理和火花控制功能的實現是濕式電除塵器穩定工作的關鍵，高頻恒流電源正逐漸成為WESP供電電源的首選。


伴隨著經濟的發展，環境污染與污染物減排的問題日顯突出。我國環境標準不斷升級，目前已經接近國際先進水平。燃煤電廠和鋼鐵廠脫硫后煙氣中仍然存在著嚴重的塵霧污染，對脫硫煙氣進行深度處理成為必須。

這種用來對脫硫煙氣作深度處理的裝置稱為濕式電除塵器(下稱WESP)。WESP的投運，使廢氣中的固體顆粒物、特別是PM10、PM2.5超細塵霧排放量大大減少。WESP對廢氣中的各種污染物均可獲得滿意的去除效果。

由于WESP處理的煙氣為濕飽和煙氣，加之采用噴淋方式清灰，煙氣特性變化幅度大，電場工作很不穩定，與之對應的除塵效率也不穩定。專門針對WESP研究開發的恒流高壓直流電源，可以很好地解決煙氣特性變化時的電場工作穩定性問題，同時對WESP的陽極進行有效的保護。

WESP的工作原理是通過向陰極施加負高壓直流電，電極周圍空氣分子被電離，電離產生的正離子返回陰極，負離子則向沉淀極遷移。

在負離子遷移途中，部分離子碰撞煙氣中的塵霧或由于靜電吸引而吸附在塵霧上，使塵霧荷電。荷電塵霧在電場力的驅動下向沉淀極趨近并吸附于沉淀極(陽極)。霧滴在陽極表面積聚形成水膜并依靠自重攜帶粉塵向下流淌。

為防止陰、陽極表面可能出現的局部結垢現象，需定時進行噴淋沖洗，以保持表面清潔。噴淋時，電場極易出現閃絡擊穿現象，盡管時間很短，但這種擊穿對非金屬陽極的影響是破壞性的，供電電源應能做到即時滅弧;電場正常工作過程中，由于煙氣處于過飽和狀態，工況穩定時，電壓也比較穩定。

然而，某些因素會導致工作電流過大或過低——過大易引發閃絡，過低又會降低除塵效率。因此，WESP對供電電源的要求非常嚴格。我公司新推出的帶火花控制功能的恒流高壓直流電源可以很好地滿足WESP的供電要求。

1.恒流高壓直流電源原理

恒流高壓直流電源由恒流變換器和升壓整流系統組成，其基本原理電網輸入的交流正弦電壓，通過恒流變換器，轉換為交流正弦電流，經升壓、整流后成為恒流高壓直流電源給沉積電場供電。

恒流是一種電路特性，并不代表供電系統的輸出電流無法改變，其真正含義是供電系統的根據負載的實際情況選擇設定的電暈電流，供電系統運行過程中的工作電流與負載大小無關，即不受工況和負荷的影響，恒流電源系統電路原理見圖1。


2.專用于WESP的恒流高壓直流電源

WESP對PM2.5、PM10，SO3有很高的去除效率，但WESP所使用的陽極大部分為導電玻璃鋼，噴淋清灰時，電除塵器內發生閃絡或者瞬態短路在所難免。

由于火電廠脫硫后置WESP處理的煙氣量都比較大，所配的電源的規格一般都大于72kV/1.6A。在電場容量大、電源功率高的情況下，電場一旦出現閃絡，滅弧的難度很大，火花對本體的傷害也大。為此，上海激光電源設備有限責任公司專門研究開發了具有火花控制功能的恒流高壓直流電源，可加速滅弧、消除火花造成的危害。

2.1具有火花控制的恒流高壓直流電源系統框圖見圖2


2.2 濕式電除塵器發生短路時

恒流高壓直流電源是電流源的一種，能直接控制、調整電流I，負載發生變化甚至出現短路，輸出電流恒定不變，這就是 “恒流”的含義。輸出電壓U=IR(R即負載的等效電阻值)，隨著負載的變化而變化。

當WESP發生短路時，R=0，輸出電壓U=0，則輸出功率P=UI=0，即注入電場的功率為0，這就對本體起到了很好的保護作用。

設若使用電壓源供電，當WESP發生短路時，輸出電壓U不變，R=0，輸出電流I=U/R→∞，輸出功率P=UI→∞，這種瞬態高能位輸出必定會對電極產生損傷，逐次累積的結果對WESP的陽極是災難性的。

2.3對工況變化的適應性

進入濕式電除塵器的煙氣參數并不是一成不變的。當煙氣的溫度、濕度及濃度等發生變化時，其放電特性也會發生變化，電場等效電阻值同樣發生變化。

當煙氣中的塵霧濃度增加時，電場的等效電阻增加，恒流高壓直流電源的輸出電壓會隨著等效電阻的增加而增加，運行電壓和電暈功率呈現正反饋跟蹤特性。

恒流電源與可控硅電源供電的負載跟蹤特性的對比見表1和表2

恒流源：根據歐姆定律知U = I×R，得到恒流源的負載跟蹤特性，見表1。


從表1、表2可以看出，恒流源具有正反饋的跟蹤特征，隨著濃度的增加，其除塵效率是增加的，而可控硅電源與之相反。

2.4 WESP產生火花時

2.4.1普通恒流高壓直流電源遇到火花時的供電特性

當WESP產生火花時，電壓源按其供電原理，首先是大幅增加電流、增加供電功率，助長火花能級，對設備造成危害;然后通過減少導通角的方式，大幅降低輸出電壓，再然后逐漸增加導通角，恢復時間較長，除塵效率難以保證。恒流高壓直流電源遇到火花時，電壓自然而迅速降低，當火花結束時，電壓可在微秒級上升，對除塵效率幾乎不產生影響。見表3和圖3。



2.4.2 帶火花控制的恒流高壓直流電源

具有火花控制功能的恒流高壓直流電源的火花響應曲線見圖4。


圖中示出了恒流高壓直流電源供電時出現大火花可即時熄滅，直到下一半波到來時，恒流高壓直流電源重新恢復供電，防止出現持續的拉弧，可以更加有效保護濕式電除塵器。

當高壓直流電源的規格比較大(大于72kV/1.6A)，由于其能量比較大，額定輸出功率P=72×1.6=115.2kW，一旦發生火花，極易形成持續的放電通道，盡管恒流電源能夠自然降低電壓、消減供電功率，而徹底滅弧仍然存在難度。為此，針對大規格電源，我公司專門研制開發出帶火花控制功能的恒流高壓直流電源，可以迅速、徹底滅弧，有效地保護了WESP。

不僅如此，當火花放電的次數過于頻繁時，恒流高壓直流電源還能自動降檔運行，并能自動恢復升檔。當降檔次數達到設定次數時，電源發出聲光報警，提示操作員出現負載故障，見圖5。


2.5電場噴淋時的恒流高壓直流電源

當電場進行噴淋時，電場等效阻值的變化幅度大而且頻繁，甚至會出現局部短路的情況。電壓源供電條件下，必須關機噴淋，否則就可能會對濕式除塵器造成嚴重損傷;恒流源供電條件下，無需關機，噴淋過程中，只需將該電場降檔工作，噴淋結束，又自動恢復正常工作狀態。降檔時的電壓電流曲線見圖6。

2.6 WESP控制總圖

WESP運行時，不僅要控制恒流高壓直流電源，還需要監控一些壓力、溫度等控制點，需要在程序中使這些控制點與恒流高壓直流電源形成聯鎖，以保護WESP。控制總圖見圖7


3.更先進的電源-高頻恒流電源簡介

我公司研制的HLG高頻恒流源除了具有工頻恒流的一切優點之外，還有其特殊功能和作用：

2 從研發至今已有十年歷史，在中科院國家項目多個激光核聚變工程中可靠運行，包括出口項目，技術成熟;

2 目前國內唯一一家生產水冷的高頻電源，以保護絕緣油的使用壽命和避免IGBT的早期失效;

2 高頻恒流電源采用以太網光纖直接接入主控板，可同時接入9臺終端設備對其訪問(8臺以太網設備和1臺485設備)，標準協議，組態方便;

2 與工頻恒流源一樣具備保障玻璃鋼除塵器的運行安全，其他公司的高頻電源不是恒流源;

2 與工頻恒流源相比，高頻恒流源具有更好的輸出特性，電流提升50%，電壓提升5千伏，排放降低30%;

2 與工頻恒流源相比，高頻恒流電源三相供電平衡，效率高達95%，節能提高15%以上;

2 與工頻恒流源相比，高頻恒流電源體積小、重量輕，節約控制室的場地，改善操作室內的噪聲和溫度。

4.案例

恒流高壓直流電源在WESP方面得到了大量的應用，運行狀態都比較好。

高頻恒流電源的不僅在濕式除塵器配套應用顯示其突出的優越性，在水泥窯除塵器環保改造應用同樣受到許多用戶的青睞。高頻恒流電源自投放市場二年，現已有數十家客戶的200多臺高頻恒流電源投入運行，效果良好。更多的客戶已開始選用高頻恒流電源。

以下是三個不同的廠家使用恒流高壓直流電源和高頻恒流電源的運行數據。

4.1華能上海某發電廠恒流高壓電源

電源規格:HLP-80kV/1600mA-H生產編號：131016 在熱態情況下，運行數據如下：


4.2國電九江某發電廠恒流高壓電源

電源規格:HLP4-72kV/1200mA生產編號：130903 在熱態情況下，運行數據如下：


.3高唐某發電廠恒流高壓電源

電源規格:HLP4-80kV/1100mA生產編號：131112 在熱態情況下，運行數據如下：


檔位一次電壓(V)一次電流(A)二次電壓(kV)二次電流(mA)

電除塵器投入運行后，工作穩定，數據如下：


5.結語

電廠和鋼鐵廠脫硫煙氣的深度處理已成為不可或缺的大氣污染治理的有效手段，濕式電除塵器在環境保護方面的作用越來越突出、應用越來越廣，而切實保證濕式電除塵器的正常、高效的運行狀態則是高壓供電裝置的基本要求。

國家環境標準2013/2014版對各種工業窯爐廢氣固體顆粒物都制定更為嚴苛的排放限值，大量在役電除塵器都面臨環保升級改造的課題。

利用電流源工作原理生產的恒流高壓直流電源，能夠滿足WESP和DESP(干式電除塵器)的工作要求。對大功率WESP，以及清灰閃絡頻繁的使用場合，帶火花控制功能的恒流源可迅速、徹底熄滅弧光放電。

高頻恒流電源進一步提升了恒流供電的優勢，又兼三相供電平衡、占地少、節能顯著、控制精度更高等突出優點，正逐漸成為WESP及其他電除塵器高壓供電裝置的首選。