动态脉冲重复频率算法：抑制电除尘器反向电晕的工程实践

基于Castlet Ltd（John M. Leach、Stephen J. Duddy）在澳大利亚燃煤电厂的现场开发与验证

关键词
脉冲重复频率, 反向电晕, 电除尘器, 动态调节, 低排放, 运行优化

在电除尘器（ESP）运行中，反向电晕（Back Corona）是导致高电阻灰分造成排放升高和能耗增加的常见难题。为应对这一问题，本文基于Castlet Ltd在2004年对燃煤电厂的研究与现场改造，介绍了一种以动态脉冲重复频率（pulse repetition frequency）为核心的控制算法，该算法通过实时检测和在线微调脉冲间隔实现对反向电晕的抑制与排放优化[1]。

研究由John M. Leach与Stephen J. Duddy主导，采用了同步脉冲（Intermittent Energization）策略：用短脉冲（T1，通常为半个工频周期）激励，随后以T2为基准的放电时间让收尘层电荷衰减，从而在“拐点”电压处维持电场以减少诱发的反向电晕。关键在于自动化地确定并动态调整T2值以适应燃料特性与工况波动，而非人工“设定一次即可”式的固定参数。

检测方法不依赖于被噪声干扰的瞬时峰值，而是在抑制整流器（SCR）触发后测量二次侧电压的衰减曲线，以得到代表拐点的Vdecay值。通过先用极长T2（例如255周期或1.5倍标称T2）取得非反向电晕参考电压Vref，然后设定灵敏度偏置Voffset，应用判据Vref – Voffset > Vdecay来判断是否出现反向电晕。为提高鲁棒性，测量采用六次采样去极值并平均中间三次数据；为减少现场布线噪声，采用平衡线连接并在控制端做差分放大，从而确保反馈信号的可靠性。

算法在优化过程中采取了刻意的偏置策略，使控制点稳定在T2opt的一侧，以便每次Vdecay变化都能指示出明确的调整方向：若检测到反向电晕则T2增大5周期，若未检测到则T2减小1周期；并对动态修正设定了上下限（下限-5，上限+15周期），以避免因工况剧变导致参考失效需重新标定。该方案还包括定期（例如每分钟）重测拐点并在设定周期到期后重建Vref基线，保证对烟道温度、燃烧条件等短中期变化的响应能力。

在现场改造与验证中，本方法在4台锅炉、每锅炉4道通道的试验中统计得到综合平均改善约1.2个百分点（基线排放率10–15%区间内的绝对下降），这在实际排放合规与运行成本上具有显著意义。该算法同样考虑了在老旧机组上改造时常见的电压分压器信号质量差、布线噪声及T/R特性差异，通过SCR抑制测量与平衡线差分技术兼具普适性与工程可实施性[1]。

面向中国市场，浆纸、钢铁、水泥与化工等行业普遍存在燃料或副产物导致的高电阻灰分问题，动态脉冲重复频率控制可作为低成本、低化学添加且不改变工艺的电气化解决方案，助力达标排放、降低能耗与减少运维检修频次。结合艾尼科（Enelco）在极板、极线及电场优化方面的技术沉淀与项目实施经验，可进一步通过定制化的电极设计、静电场仿真与数字化控制平台，把算法与机组级改造结合，提升除尘效率并实现远程监测与预测性维护。

展望未来，动态脉冲控制将与物联网、大数据和机器学习融合：通过在线采集多路工况信号（温度、VOC、烟尘电阻率、T/R电气参数等），利用数据驱动模型自动调整T1/T2与偏置参数，能实现更细颗粒级的排放控制与能效优化。对中国大量已运行年限较长的电除尘设施而言，以此类算法为核心的软硬件复合改造，将是实现排放达标、降低添加剂使用与延长设备寿命的可行路径。

参考文献
[1] Leach J.M., Duddy S.J., “The Development of an Algorithm for the Dynamic Adjustment of the Pulse Repetition Frequency for Minimising Back Corona in Electrostatic Precipitators,” Paper presented at ICESP IX, Mpumalanga, South Africa, 17-21 May 2004.
[2] Enelco (艾尼科), “Electrostatic Precipitator Optimization and Retrofit Solutions,” Technical White Paper, 2020.