電除塵能量管理系統運行優化

林愛榮，周珠峰

（國電浙江北侖第一發電有限公司， 浙江 寧波 315800）

電除塵器是利用直流高壓電源產生的強電場使氣體電離，產生電暈放電，進而使懸浮塵粒荷電，并在電場力的作用下，將懸浮塵粒從氣體中分離出來并加以捕集的除塵裝置。電除塵器由本體、供電及控制設備組成，本體設備的好壞是保證除塵效率的根本，再通過對電除塵能量管理系統的調整及優化，使電除塵適應不同運行工況的能力進一步提高，達到節能減排的效果。

北侖電廠一二期機組四通道五電場靜電除塵器投產后存在除塵設備故障率高、除塵效果差、電除塵能耗高的情況，機組長周期運行、燃用非設計煤種、運行工況變動時會出現出口煙氣含塵量>50 mg/Nm3、五電場振打時煙囪冒灰等現象。近幾年進行了技術攻關，通過對能量管理系統的優化，除塵效果得到了很大改觀。

1 選擇整流變

電除塵的供電系統由調壓裝置、控制單元、變壓器、整流器4個部分組成。輸入的工頻380 V電壓經調壓裝置升至60～72 kV，再經單相橋式整流器整流成直流高壓，施加到電場的陰極。1991年投產的1號機組除塵效果一直不理想，與同類型機組比較發現原有升壓變壓器額定電壓為64 kV，而其它幾臺機組的整流變配置為72 kV。

《高壓靜電除塵器用整流設備》技術條例中規定：300 mm極距選用60 kV的變壓器，400 mm極距選用72 kV的變壓器。因此，考慮提高1號機組電除塵升壓變壓器的額定電壓。從改造成本考慮，把一半電場改為額定電壓為72 kV的整流變。改造后，除塵效果明顯提高。

2 調整振打系統

振打系統在整個電除塵系統中有舉足輕重的作用，優化振打功能是提高除塵效率非常有效的手段。為了及時清除電除塵極板和極線上的積灰，提高電除塵的除塵效率，避免振打時粉塵二次飛揚對除塵效率帶來的影響，從以下兩方面采取措施。

2.1 根據鍋爐燃煤情況優化振打程序

在運行工況條件相同的情況下，根據電場的二次電壓、二次電流提高值及出口煙塵濃度的下降情況，判斷振打調節后除塵效果的變化。

（1）陰極振打時序的選擇。正常情況下陰極振打時間均設定為2.5 min，如果煙塵粘度太大則設定為5 min。陰極線是電暈放電的核心，陰極振打間隔時間不宜太長，一般設定為：Aar（收到基灰份）＞25%時各電場均設為 2.5 min；Aar＜25%時各電場均設為5 min。

（2）陽極振打時序的選擇。一電場陽極的振打周期：Aar≤10%時振打 2.5 min，間隔 12.5 min；10%＜Aar≤20%時振打 2.5 min，間隔 5 min；Aar＞20%時振打2.5 min，間隔時間根據情況再適當縮短。

經多次試驗，目前各電場振打時間已調整至比較合理的數值，陰陽極振打時間都為2.5 min，各電場陰陽振打間隔時間如表1所示。

表1 各電場陰陽振打間隔時間

通過以上振打時序的優化，電除塵各電場的二次側參數均能達到55 kV、1000 mA以上。但是當電除塵連續運行時間較長及運行工況變動時，仍會發生排放煙塵含量超標的現象。停機后對各臺機組電除塵極板、極線進行了檢查，發現極板、極線積灰比較嚴重，雖沒有發現極板、極線肥大的現象，但無法見到極板、極線的金屬本色。

2.2 執行降壓振打運行方式

為了改善極板的清潔程度，對個別二次電壓低的電場試運了停電振打的手工操作方式，發現停電振打后電場的二次參數有了較大提升。為了避免電氣設備的頻繁啟停，在電場振打時控制電場的啟暈電流完全可以達到停電振打的效果。

電場處于運行狀態時陰陽極間存在高壓，極板上帶有電荷的粉塵在電場力作用下有很強的附著力，電場進行振打清灰時，不容易把粉塵完全振落清除。如果電場力消除，清灰效果會明顯提高。減少電場力的方法是降低電場陰陽極間的電壓，但降低電場電壓在一定程度上又會影響粉塵的捕捉，因此降壓振打不應過于頻繁。

降壓振打分時段進行，在預定時段內，設定降壓振打的周期和降壓值。比如，一電場設定每天的16-23時為降壓振打時段，降壓振打的周期是90 min，降壓值設定30 kV，則電場會在此時段內，每90 min進行一次降壓振打，電場降壓至30 kV。不同的電場，可以根據積灰情況設置不同降壓振打周期，如前幾個電場粉塵多則周期短，后幾個電場粉塵少則周期長。

經觀察，降壓振打后二次參數能升得更高，表明電場變清潔，二次揚塵的情況得以避免，除塵效率提高，多次電除塵性能測試結果顯示除塵效率均達99.5%～99.8%。停機后對電除塵極板積灰情況進行檢查，較沒有投運降壓振打時有明顯好轉。

3 選擇電場控制方式

在不同的運行工況下，選擇合理的電場控制方式將使電除塵達到最佳除塵效果。北侖電廠電除塵控制方式主要有：

（1）火花率整定控制方式：能穩定運行在給定的火花率之下，特別適用于粉塵濃度高、容易產生電暈閉塞、除塵效率低的場合，能提高除塵效率，但電能消耗最大。

（2）簡易脈沖和間歇供電控制方式：可靈活設置占空比、幅度比、雙半波和單半波供電等多種模式。

（3）臨界反電暈控制：能保證設備工作在臨界反電暈狀態，以較少的電壓損失優于簡易脈沖和間歇供電控制方式。經過對各機組電除塵的現場測試，與常規控制方式比較，該控制方式具有明顯的節能優點。

由于第一電場粉塵濃度較高，可采用火花率整定控制方式，以提高電場的除塵效率。其它電場由于運行工況相對穩定，采用臨界反電暈控制方式，特別是五電場在此控制方式下運行工況相對穩定。

通過對某臺機組的實際測試，采用臨界反電暈控制方式，單臺機組電除塵每月的電能消耗為90萬kWh，當采用其它控制方式時電能消耗為110～120萬kWh，節能效果比較明顯。

4 閉環控制方式的應用

600 MW機組電除塵器每月電耗在90萬kWh以上（包括低壓控制設備）。通過電場控制方式的選擇，電場供電單元能保證該單元最佳的輸出功率，但當機組負荷變動較大時，除塵器整體電場未處于最佳供電方式，實際不需要消耗如此多的電能。因此，從2004年起根據實際情況陸續投用了閉環控制系統，根據電除塵出口煙塵濃度的大小調節電場的輸出功率，實現了除塵器的最佳供電，達到了節能的目的。

閉環控制系統的原理是：根據電除塵出口煙氣濃度（設定在10～20 mg/Nm3）給定各電場的參數（二次電流低限值設定在300～500 mA）。電場參數按從后至前的順序進行自動調整，參數調整循序漸進 （一次調整約5%～10%），而不進行大幅度一次性調整。系統在調整過程中根據振打運行的情況，排除振打導致二次揚塵引起煙塵濃度瞬間變化的影響，結合電場本身特性調整單元電場參數，以達到單元電場與整體運行參數的最佳配合。

閉環控制系統主要目的是降低電場的能耗。從2009年電除塵運行情況看，每臺電除塵每月電耗一般可控制在50～60萬kWh，與未投閉環控制的運行方式相比可以節電三分之一。2009年全年每臺機組節電230萬kWh，電除塵廠用電率降至0.183%，取得了較好的經濟效益。

5 結語

通過對本體設備的改進、振打系統的優化、電場控制方式調整等，電除塵器的高壓供電和振打系統的相互配合處于最佳狀態，達到理想的除塵效率。在確保除塵效率符合要求的情況下，投用電除塵閉環控制方式可以大幅降低電除塵的能耗。

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