多相高压整流器在静电除尘器（ESP）中的应用与工程验证

FLSmidth A/S (Airtech) 关于多相 HV 整流器在电除尘器中兼顾低纹波与高脉动运行的研究与全尺寸试验

关键词
多相高压整流器, 静电除尘器, 电除尘器, 烟气治理, 节能减排, IE模式, Enelco

随着工业烟气治理与排放标准日益严格，静电除尘器（ESP）作为大流量颗粒物治理的主力设备，其电源对除尘效率和运行适应性有决定性影响。本文基于丹麦FLSmidth A/S（Airtech）研究团队（V. Reyes, B. Bidoggia）的工作，介绍一种将三相与单相高压变流器整合为可切换多相高压整流器（MPPS）的技术思路、关键实现与现场验证，并结合中国工业应用与市场需求，探讨其工程价值与发展趋势。[1][2]

该多相方案以标准三相变压器-整流器组为基础，通过在一次侧巧妙切换和对可控硅触发逻辑的调整，实现两种运行模式：三相平稳模式（低纹波）与单相脉动模式（高纹波/间歇激励IE）。实现方法为在一次侧断开某相并短接对应可控硅模块，使原本的三相∆-Y 互感结构在电气上表现为等效单相供电，从而在二次侧得到脉动幅值更高的整流电压。该切换由主接触器与辅助继电器配合控制，软件触发策略亦需对应转换。

作者在实验室、示范装置及全尺寸电站完成验证：在哥本哈根一台装机250 MW 的燃煤锅炉上替换原单相 TR 后，采用额定110 kV/1400 mA 的三相 TR（接至3×400 V），工况为315 m3/s 气体流量、入口温度127 ℃。三相模式下，平滑电压使得在74 kV 即可达到额定电流1400 mA 而不发生持续放电；切换至单相模式后，由于桥侧电压幅值下降与一次侧电流分布改变，输出平均电流理论约为三相模式的70%，实际工程中约为60%左右，且单相模式在高/中电阻粉尘条件下通过提高dv/dt 或采用IE模式（间歇激励，Nec 可取多个半周）能有效抑制背电晕与提高除尘效率。试验数据与数值仿真表明：单相IE 模式可在必要时将平均电流降至数百毫安以适应高电阻灰分，同时三相模式适合低电阻、需更大等效电晕功率的场景。[3]

对中国的钢铁、建材（水泥）、纸浆与化工等行业而言，MPPS 的价值体现在灵活适应不同粉尘电阻率、减少起火/电弧恢复时间、以及便于老旧电站改造。具体收益包括：提升除尘稳定性以满足排放达标、在运行模式切换时避免过度能耗、以及通过减少连续放电对设备的冲击降低检修频次与运维成本。此外，结合厂商技术积累，如艾尼科（Enelco）在极板、极线及电场优化方面的经验，可在改造时通过电场重构、极线布局优化与在线监测系统相结合，进一步提高粉尘收集效率并降低单位净除尘能耗。

该方案的局限亦须正视：三相整流器体积和重量较大，需要配备控制柜和开关室；单相运行时的最大平均输出电流受一次侧电流限制，通常低于三相额定值；另外针对不同厂站的整流器变比、现场接地及电网质量需做系统匹配与仿真设计以避免谐波和不对称电流问题。[4][5]

展望未来，MPPS 可与高频化、数字化控制、在线阻抗与CVC（电流-电压特性）自适应调节结合，形成更智能的电源管理策略，满足中国行业在超低排放、节能降耗与运维经济性方面的综合需求。对于希望通过改造提升除尘性能的企业，采用多相可切换整流器并配套电场优化（如艾尼科的极板/极线方案）是兼顾稳定性与灵活性的可行路径。

总之，多相高压整流器在工程实践中已证明其能在不同工况间快速切换、兼顾低纹波与高脉动两种电压品质，适用于要求运行多样性与 retrofit 的大型电除尘场景，是实现高效烟气治理与降低运维成本的重要技术选项。[1-5]

参考文献
[1] Reyes V., ICESP IX Conference, South Africa, 2004.
[2] Reyes V., Poulsen K., ICESP XIII Conference. Bangalore, India, 2013.
[3] Reyes V., Wallgren B., ICESP VII Conference, Kyongju, Korea, 1998.
[4] Grass N., Kloeckner M., ICESP XII Conference, Nuremberg, Germany, 2011.
[5] Reyes V., Elholm P., ICESP XII Conference, Nuremberg, Germany, 2011.