又一項領先于國際的節能環保技術誕生;又一件針對燃煤電廠超低排放的“新式武器”問世。

7月16日，中國環境保護產業協會在北京組織召開福建龍凈環保股份有限公司(下稱“龍凈”)“除塵用脈沖高壓電源”技術成果鑒定會。

由清華大學郝吉明院士、環境保護部科學技術委員會陳尚芹研究員、北京市勞動保護科學研究所莊德安研究員、中電聯節能環保分會常務副秘書長毛專建、環保部環境工程評估中心教授級高工陳瑾、中鋼集團武漢安全環保研究院教授級高工劉衛平等專家組成的鑒定委員會，在聽取了研發單位的匯報，審閱了相關技術資料，經質詢和討論后，一致認為：龍凈自主研發的SuPulse型脈沖高壓電源為電除塵器配套提供了一種高效節能的新型產品，在同類產品中達到國際先進水平、部分技術指標國際領先。

脈沖高壓電源終獲產業化

“非常高興看到龍凈自主開發出脈沖高壓電源，感謝龍凈為燃煤電廠又提供了一項先進的高效、節能、環保的新式武器。”鑒定委員會專家在聽取技術報告后紛紛表示。當前，在電廠超低排放的實際實踐中，捕集細顆粒物、煤種適應性與節能已成為大家最為關注的話題，而脈沖高壓電源在這些方面具有特別的優勢。

上世紀80年代，美國GE公司和丹麥FL SMIDTHS公司開始了脈沖供電技術的研發，但受制于當時電子電力技術的水平，技術并未有大的突破，設備可靠性不夠，且造價高昂。我國對該技術的涉足始于二十幾年前，但苦于許多關鍵技術難以解決，一直未能實現產業化。龍凈于2013年啟動了脈沖高壓電源的開發，并最終成功研制出SuPulse型脈沖高壓電源，擺脫了二十多年來我國在脈沖高壓電源技術上的被動與落后，填補了國內在該項技術上的空白。

“國內電廠具有特殊性和復雜性，且沒有先進經驗可借鑒，研發需要啃很多‘硬骨頭’。”龍凈電控事業部副部長鄒標說。

其一，脈沖電源的總體電路方案選擇和設備的主要技術參數確定。鄒標告訴記者，脈沖電源的電路方案有很多種，主要電力電子開關放置位置方案多樣，開關類型也有多種選擇，“要非常細致地分析各種方案的利弊，選擇出最優方案。”

其二，如何抵擋電場火花閃絡帶來的巨大電流電壓沖擊。脈沖高壓電源工作時脈沖寬度窄、電壓高、電流大，其所產生的火花閃絡現象，導致電路的峰值電壓和峰值電流極大，對設備造成巨大沖擊。

其三，與國內燃煤電廠的獨特性息息相關。煤電超低排放要求提出后，電廠的靜電除塵器通常需要增加多個電場。這時，傳統電源因為難以滿足高電壓而需要改造。但出于成本的考慮，電廠更多的是希望在原有的直流高壓電源上疊加脈沖高壓電源，而不是將原有的電源推翻。

“單一的疊加技術已屬不易，何況是任意選擇三種基礎直流高壓做通用疊加，這在火花判別、控制方式等方面都需要通用技術支持。”龍凈副總經理謝小杰說。

另外，脈沖電源外形尺寸如何適應外部環境空間、內部結構能否靈活組合，以及脈沖電源的核心部件——脈沖變壓器能不能滿足耐高壓、耐火花沖擊等要求，諸多難點考驗著龍凈的專業和智慧。

節能率達30%~70%

好在龍凈具有十多年技術攻關的傳承，且擁有大量的電除塵器項目，有著豐富的電除塵器運行數據和經驗。

經過龍凈研發人員的刻苦攻關，上述技術難點和關鍵技術被一一攻破。根據鑒定委員會的鑒定意見，龍凈自主研發的脈沖高壓電源具有五項創新點。

第一，開發了基于脈沖變原邊并聯的諧振LCC拓撲結構的脈沖電路，最大能承受電流峰值達8000安。

第二，開發了基礎直流高壓加脈沖高壓的多重疊加技術，該技術可與工頻高壓電源、三相高壓電源、高頻高壓電源匹配使用。

第三，發明了應用硬件火花檢測技術、軟件火花檢測技術相結合的雙重火花檢測方法，實現了超微火花控制運行，優于國外技術的火花頻率限制參數。

第四，開發了一種脈寬自適應調整電路，便于設備投運互換，自動跟蹤工況變化的脈沖寬度變化。

第五，運用模塊化設計技術，實現功能部件的模塊化結構設計，可優化組合出設備的多種外形結構和參數，適應不同場合的需要。

經國家空氣污染治理設備產品質量監督檢驗中心檢測：該產品脈沖寬度最小為65微秒，脈沖峰值電壓最高為88千伏，最大脈沖重復頻率150pps，最高火花率60次/分鐘。這些指標均達到國際先進水平，部分指標領先于國際。

謝小杰指出，現在很多電廠在實施超低排放后遇到了一個極大的困擾，就是由于除塵器大幅擴容而引發的能耗大幅增加。同時，煤種變化對除塵效果帶來不利影響也是一大隱憂，尤其在高灰分、高鋁高硅煤種和高比電阻粉塵情況下，細顆粒物的捕集更加困難。而SuPulse型脈沖高壓電源對中高比電阻也能發揮出很好的作用，煤種的適應性超過了以往各種供電技術。“根據我們試驗研究得出的經驗，對于較高比電阻粉塵工況，適當地提高脈沖高壓幅度，盡量逼近火花電壓，適度降低脈沖重復頻率，可以保持最佳工作效果;對于中等比電阻粉塵工況，調整好基礎電壓與脈沖電壓的比例關系，也能起到很好的收塵效果。”

此外，脈沖高壓供電技術還能實現“減排”與“節能”雙贏。2015年，龍凈SuPulse型脈沖高壓電源進入批量生產和現場工程應用，迅速取得了深圳媽灣電廠、瀘州川南發電有限公司、貴州粵黔電力有限責任公司等30多個項目上應用200多臺套的成績。西安熱工院、華北電科院等對多個工程項目的實測結果表明，該產品可降低粉塵排放30%以上，同時降低運行能耗30%~70%。以一臺60萬千瓦機組為例，按年運行280天、電費0.4元/千瓦時計算，采用脈沖高壓電源一年可減少粉塵排放約250噸，節約電費約80萬元。

應用前景受肯定

四川瀘州川南發電有限公司是龍凈脈沖高壓電源較早的受益者。該公司2臺60萬機組是環保督查重點項目，環保壓力較大。據該廠副總工陳嵩透露，由于預測國家標準以后還會發生變化，該廠的環保改造要求“不做大動，局部小動”。

2015年，龍凈對該廠電除塵器第四個電場進行改造，在原有的工頻單相高壓電源基礎上疊加脈沖高壓電源。改造完成后，經過多次性能測試，電除塵器出口含塵濃度下降了51.4%以上。

“我廠燒‘百家煤’，煤質變化很大，屬于高比電阻，也順利解決了。改造完成后維護率很低，能耗也大大減少。”陳嵩說。

委員會專家毛專建認為，今后電廠將在環保的同時注重節能，SuPulse型脈沖高壓電源對于解決目前超低排放設備投運后電除塵器能耗較高的現實問題具有重要意義。

“此外，龍凈開發的在基礎直流高壓電源上自由疊加脈沖高壓的方式極具創新。這意味著今后電廠提效改造時，將不再需要把現有的設備拆掉。”他說。

委員會專家陳瑾評價SuPulse型脈沖高壓電源時說，高頻電源和低頻電源對煤種具有敏感性，而脈沖高壓電源能夠克服煤種的變化，應用前景非常大。

脈沖電源既能實現超低排放，又節約能耗，“鋼鐵是怎么煉成的?”龍凈主管技術的副總經理郭俊在回答這個問題時說，龍凈具有電除塵機電一體化獨特優勢，掌握了在不同煤種條件下選用適用的電暈線的核心技術，對脈沖電源與本體匹配的研究國際領先。

“控制電源相當于人的大腦，其重要性不言而喻。對于提效改造，電源改造的動作是最小的，當然若能本體和電源同時下手解決問題效果會更好。”龍凈總經理黃煒說，龍凈以電源技術產品起家，這些年始終不斷創新，從工頻高壓電源、三相高壓電源、高頻高壓電源到脈沖高壓電源，始終處于領先水平。脈沖高壓電源研發成功后，龍凈應對超低排放的“武器”更加豐富、齊全。“怎么把這些‘武器’用好?未來龍凈將針對不同用戶的實際情況，做系統性的、協同的一攬子解決方案。”