ESP 升级：通过现代高压电源技术提升电除尘器性能

ICESP 2016 报告改写 — KraftPowercon 高压单元 R. Sharafy 的现场改造案例与控制策略

关键词
Electrostatic Precipitator; Power Supply; Gas Cleaning; Emission level; 节能; 运行维护

在工业烟气治理竞争日益激烈和排放标准不断收紧的背景下，静电除尘器（Electrostatic Precipitator，ESP）及其高压电源（Power Supply，HVPS）的性能直接决定了企业是否能达成排放合规与节能目标。许多既有电除尘器在新法规面前出现治理能力不足的问题，传统的“拆改钢构”改造不仅成本高、停炉时间长，而且对生产影响大。基于此，对HVPS和控制系统的升级成为一种更经济、高效的路线选择。[1]

本文改写并扩展自 KraftPowercon 的现场研究，由 R. Sharafy 报告的案例表明，通过优化高压电源的类型与控制策略，可在不大规模改造钢体构造的前提下显著提升除尘效率并降低能耗和停运成本[1]。研究对象为一座以燃煤（90%）与生物质（10%）混燃为主的电厂，其电除尘器为两室、每室三场（field）构成。改造前，每场配备一台单相传统升压变/整流（T/R），规格约 100 kV、1100 mA，对应的实际排放约 50 mg/m³。目标经评估为将排放降至 40 mg/m³。

在对现场运行数据与各场放电特性进行诊断后，项目组并未选择全面更换所有 HVPS，而是针对每室中第 1 场优先采用高频开关电源（HF SMPS）替代原有单相 T/R，同时保留部分传统 T/R 单元以兼顾稳定性与投资成本。改造后运行结果表明，系统实际排放降至 25 mg/m³，远低于既定目标（40 mg/m³），并在某些工况下甚至达到 15 mg/m³ 的超额改善。基于实现的可见富裕量，配合烟气不透明度（opacity）反馈回路调整 HVPS 输出，可进一步在满足 40 mg/m³ 目标的同时降低功耗，实现节能效果。

该案例突出两点技术要义：其一，HVPS 的选择须针对每一场电场与工况单独评估，单一电源技术未必是最优解；其二，强大的主控器（Master Controller）能够整合多类型 HV 单元的反馈，动态分配电功率与工作模式，从而把握整体电场的最佳工作点，兼顾减排与能耗。对于小型 ESP，可通过单一最优 HVPS（如 HF SMPS 或脉冲型 T/R）解决问题；但面对多场大型 ESP，混合配置往往在技术与商业上更具优势。

对于中国的浆纸、钢铁、水泥和化工等高排放行业，这一方法具有明确的工程和经济价值：一方面能在较短停炉窗口内完成改造，减少产能损失与现场重型施工；另一方面通过局部替换与智能控制，降低一次性资本支出，并在运行期实现可观的能耗下降与维护成本降低。结合艾尼科（Enelco）在极板、极线及电场优化设计方面的技术积累与现场调试经验，企业可以在静电场分布、极板间距、极线布局等环节进一步配合 HVPS 升级，以获得更可靠的长期运行效果。

展望未来，静电除尘器改造趋势将朝向数字化、模块化与脉冲/高频电源并行发展。SMPS 与脉冲供电日益成熟，配合远程监测、在线诊断与自适应主控策略，可实现更精细的排放控制和能耗管理。对于追求最优成本效益比的项目，建议先开展场内性能评估与电场建模，再制定由局部试点到分阶段推广的混合 HVPS 升级方案，以最小投入换取最大排放与能耗改善。

结论：无需一刀切地更换整个 ESP 的钢构或所有 HVPS，通过针对性地替换关键电场单元并引入智能主控，可在保证或优于排放目标的同时大幅降低改造时间与成本。KraftPowercon 的案例证明了多类型 HVPS 结合与主控协调在实际工程中的可行性与经济性，这对中国重点行业的排放达标与节能降耗具有重要借鉴价值[1]。

参考文献
[1] Sharafy R. Implementing ESP upgrades thru modern power supply technologies. Proceedings of ICESP 2016, Wrocław, Poland, 19–23 September 2016. High Voltage unit, KraftPowercon Sweden AB. Corresponding author: reza.sharafy@kraftpowercon.com.