超低排放“新式武器”横空出世 龙净环保成功开

作者:十博 发布时间:2021-01-27 17:52

  又一项领先于国际的节能环保技术诞生;又一件针对燃煤电厂超低排放的“新式武器”问世。

  7月16日,中国环境保护产业协会在北京组织召开福建龙净环保股份有限公司(下称“龙净”)“除尘用脉冲高压电源”技术成果鉴定会。

  由清华大学郝吉明院士、环境保护部科学技术委员会陈尚芹研究员、北京市劳动保护科学研究所庄德安研究员、中电联节能环保分会常务副秘书长毛专建、环保部环境工程评估中心教授级高工陈瑾、中钢集团武汉安全环保研究院教授级高工刘卫平等专家组成的鉴定委员会,在听取了研发单位的汇报,审阅了相关技术资料,经质询和讨论后,一致认为:龙净自主研发的SuPulse型脉冲高压电源为电除尘器配套提供了一种高效节能的新型产品,在同类产品中达到国际先进水平、部分技术指标国际领先。

  “非常高兴看到龙净自主开发出脉冲高压电源,感谢龙净为燃煤电厂又提供了一项先进的高效、节能、环保的新式武器。”鉴定委员会专家在听取技术报告后纷纷表示。当前,在电厂超低排放的实际实践中,捕集细颗粒物、煤种适应性与节能已成为大家最为关注的话题,而脉冲高压电源在这些方面具有特别的优势。

  上世纪80年代,美国GE公司和丹麦FL SMIDTHS公司开始了脉冲供电技术的研发,但受制于当时电子电力技术的水平,技术并未有大的突破,设备可靠性不够,且造价高昂。我国对该技术的涉足始于二十几年前,但苦于许多关键技术难以解决,一直未能实现产业化。龙净于2013年启动了脉冲高压电源的开发,并最终成功研制出SuPulse型脉冲高压电源,摆脱了二十多年来我国在脉冲高压电源技术上的被动与落后,填补了国内在该项技术上的空白。

  “国内电厂具有特殊性和复杂性,且没有先进经验可借鉴,研发需要啃很多‘硬骨头’。”龙净电控事业部副部长邹标说。

  其一,脉冲电源的总体电路方案选择和设备的主要技术参数确定。邹标告诉记者,脉冲电源的电路方案有很多种,主要电力电子开关放置位置方案多样,开关类型也有多种选择,“要非常细致地分析各种方案的利弊,选择出最优方案。”

  其二,如何抵挡电场火花闪络带来的巨大电流电压冲击。脉冲高压电源工作时脉冲宽度窄、电压高、电流大,其所产生的火花闪络现象,导致电路的峰值电压和峰值电流极大,对设备造成巨大冲击。

  其三,与国内燃煤电厂的独特性息息相关。煤电超低排放要求提出后,电厂的静电除尘器通常需要增加多个电场。这时,传统电源因为难以满足高电压而需要改造。但出于成本的考虑,电厂更多的是希望在原有的直流高压电源上叠加脉冲高压电源,而不是将原有的电源推翻。

  “单一的叠加技术已属不易,何况是任意选择三种基础直流高压做通用叠加,这在火花判别、控制方式等方面都需要通用技术支持。”龙净副总经理谢小杰说。

  另外,脉冲电源外形尺寸如何适应外部环境空间、内部结构能否灵活组合,以及脉冲电源的核心部件——脉冲变压器能不能满足耐高压、耐火花冲击等要求,诸多难点考验着龙净的专业和智慧。

  好在龙净具有十多年技术攻关的传承,且拥有大量的电除尘器项目,有着丰富的电除尘器运行数据和经验。

  经过龙净研发人员的刻苦攻关,上述技术难点和关键技术被一一攻破。根据鉴定委员会的鉴定意见,龙净自主研发的脉冲高压电源具有五项创新点。

  第一,开发了基于脉冲变原边并联的谐振LCC拓扑结构的脉冲电路,最大能承受电流峰值达8000安。

  第二,开发了基础直流高压加脉冲高压的多重叠加技术,该技术可与工频高压电源、三相高压电源、高频高压电源匹配使用。

  第三,发明了应用硬件火花检测技术、软件火花检测技术相结合的双重火花检测方法,实现了超微火花控制运行,优于国外技术的火花频率限制参数。

  第四,开发了一种脉宽自适应调整电路,便于设备投运互换,自动跟踪工况变化的脉冲宽度变化。

  第五,运用模块化设计技术,实现功能部件的模块化结构设计,可优化组合出设备的多种外形结构和参数,适应不同场合的需要。

  经国家空气污染治理设备产品质量监督检验中心检测:该产品脉冲宽度最小为65微秒,脉冲峰值电压最高为88千伏,最大脉冲重复频率150pps,最高火花率60次/分钟。这些指标均达到国际先进水平,部分指标领先于国际。

  谢小杰指出,现在很多电厂在实施超低排放后遇到了一个极大的困扰,就是由于除尘器大幅扩容而引发的能耗大幅增加。同时,煤种变化对除尘效果带来不利影响也是一大隐忧,尤其在高灰分、高铝高硅煤种和高比电阻粉尘情况下,细颗粒物的捕集更加困难。而SuPulse型脉冲高压电源对中高比电阻也能发挥出很好的作用,煤种的适应性超过了以往各种供电技术。“根据我们试验研究得出的经验,对于较高比电阻粉尘工况,适当地提高脉冲高压幅度,尽量逼近火花电压,适度降低脉冲重复频率,可以保持最佳工作效果;对于中等比电阻粉尘工况,调整好基础电压与脉冲电压的比例关系,也能起到很好的收尘效果。”

  此外,脉冲高压供电技术还能实现“减排”与“节能”双赢。2015年,龙净SuPulse型脉冲高压电源进入批量生产和现场工程应用,迅速取得了深圳妈湾电厂、泸州川南发电有限公司、贵州粤黔电力有限责任公司等30多个项目上应用200多台套的成绩。西安热工院、华北电科院等对多个工程项目的实测结果表明,该产品可降低粉尘排放30%以上,同时降低运行能耗30%~70%。以一台60万千瓦机组为例,按年运行280天、电费0.4元/千瓦时计算,采用脉冲高压电源一年可减少粉尘排放约250吨,节约电费约80万元。

  四川泸州川南发电有限公司是龙净脉冲高压电源较早的受益者。该公司2台60万机组是环保督查重点项目,环保压力较大。据该厂副总工陈嵩透露,由于预测国家标准以后还会发生变化,该厂的环保改造要求“不做大动,局部小动”。

  2015年,龙净对该厂电除尘器第四个电场进行改造,在原有的工频单相高压电源基础上叠加脉冲高压电源。改造完成后,经过多次性能测试,电除尘器出口含尘浓度下降了51.4%以上。

  “我厂烧‘百家煤’,煤质变化很大,属于高比电阻,也顺利解决了。改造完成后维护率很低,能耗也大大减少。”陈嵩说。

  委员会专家毛专建认为,今后电厂将在环保的同时注重节能,SuPulse型脉冲高压电源对于解决目前超低排放设备投运后电除尘器能耗较高的现实问题具有重要意义。

  “此外,龙净开发的在基础直流高压电源上自由叠加脉冲高压的方式极具创新。这意味着今后电厂提效改造时,将不再需要把现有的设备拆掉。”他说。

  委员会专家陈瑾评价SuPulse型脉冲高压电源时说,高频电源和低频电源对煤种具有敏感性,而脉冲高压电源能够克服煤种的变化,应用前景非常大。

  脉冲电源既能实现超低排放,又节约能耗,“钢铁是怎么炼成的?”龙净主管技术的副总经理郭俊在回答这个问题时说,龙净具有电除尘机电一体化独特优势,掌握了在不同煤种条件下选用适用的电晕线的核心技术,对脉冲电源与本体匹配的研究国际领先。

  “控制电源相当于人的大脑,其重要性不言而喻。对于提效改造,电源改造的动作是最小的,当然若能本体和电源同时下手解决问题效果会更好。”龙净总经理黄炜说,龙净以电源技术产品起家,这些年始终不断创新,从工频高压电源、三相高压电源、高频高压电源到脉冲高压电源,始终处于领先水平。脉冲高压电源研发成功后,龙净应对超低排放的“武器”更加丰富、齐全。“怎么把这些‘武器’用好?未来龙净将针对不同用户的实际情况,做系统性的、协同的一揽子解决方案。”


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