大型火電機組電除塵節能控制優化

孫 波，王 會

（國華浙能發電有限公司，浙江 寧波 315612）

電除塵器作為大氣治理的主要設備在燃煤發電廠安全生產和環境保護中發揮著重要的作用。電除塵耗電較大，而造成電能消耗較大的原因是電除塵控制方式的調整與實際工況存在著嚴重的脫節，人工調整無法滿足實際運行的需要，為了使電除塵控制方式與實際工況相適應，國華寧海發電B廠2×1 000 MW超超臨界機組采用了電除塵閉環控制，在滿足環境要求的同時，最大限度地節約了電能。

1 高壓供電方式與節能

決定電除塵器除塵效率高低的因素有很多，如粉塵本身的特性和除塵器本體的結構特性等。在特定的粉塵及除塵器情況下，電氣控制特性是影響除塵效率的重要因素。針對不同的工況，采用不同供電方式及供電功率，可以最大限度地提高除塵效率和節約電能。

一般情況下，電場供電單元能保證該單元最佳的供電方式及輸出功率，但對除塵器整體而言，并不一定是最佳供電方式。采用以電除器出口煙氣濁度的大小來實現閉環控制，可以很好地解決除塵器的最佳供電問題。

電除塵器閉環控制根據不同工況，采取不同的控制方式。電場運行工況從電場供電參數上看，可以分為三大類情況。

（1）在整個供電過程中，二次電流的增加隨二次電壓的增大而增大，一直達到額定值或達到電場閃絡點為止，如圖1所示。此種情況，除塵效率一般是隨電場輸入功率增大而增高。結合濁度信號，可以通過降壓的方式來達到整體除塵效率與供電能耗的最佳平衡。

（2）電場二次電流隨二次電壓增大而緩慢增大，當達到某一值時，二次電流迅猛增大，此時二次電壓增加很小，此種方式也叫最佳結合點方式，如圖2所示。此種情況下，末端增加的電流，對除塵效率的貢獻很少，能耗與除塵效率不成比例。結合濁度的變化，閉環控制可以找到一個效率與能耗的最佳結合點，使電場運行在較低能耗狀態又能滿足除塵效率的要求。

圖1 電流隨電壓增大而增大

圖2 最佳結合點方式

（3）二次電流隨二次電壓增加而增加，當達到一定的電壓后，二次電流繼續增加，而二次電壓反而下降，此種情況一般也稱為反電暈，如圖3所示。如果電場運行在反電暈的情況下，除塵效率往往較低，較大的電場輸入功率反而可能降低了除塵效率。此時，閉環控制會在拐點附近尋找最佳運行點，采用臨界反電暈控制方式或拐點電流設定以提高運行效率并節能。

從以上3種情況看，后2種運行工況，采用閉環控制的節能效果最為明顯。在整個閉環自動調整過程中，根據電場的次序不同，調整的方式和運行參數調整幅度也不相同。因為末電場對前級電場振打的二次揚塵有最后捕捉作用，因此末電場的運行電壓不應太低。在調整過程中，末電場調整有別于其他電場。電場參數的自動調整一般按從后至前的順序進行，調整參數或方式也是按逐步逼近的方法進行，根據濁度的變化情況，逐步調整運行參數及運行方式，而不進行大幅度一次性調整。

圖3 反電暈情況

粉塵在通過電場時，由于分級除塵的結果，前后電場的粉塵特性不同，除塵器前后電場的物理特性也往往不同，不同的電場物理結構適合不同的粉塵，如果停用某一電場，某類粉塵往往會難于收集。因此在閉環控制中，一般不停用電場，而采用全電場調整。

2 問題處理

2.1 高壓柜通信故障

電除塵器高壓適配器均采用冗余配置，其中適配器分為兩個網段配置，但上位機與高壓側通信時常中斷，每次出現的情況均不相同，有時能夠讀取數據但不能寫，有時既不能讀取也不能寫，有時部分能夠讀寫等。在適配器上發命令后，以太網能夠正常顯示數據，說明并非以太網部分的問題；將高壓適配器通信電纜屏蔽層接地，力圖排除外界干擾，發現依然存在上述問題；最終改變了高壓適配器的網絡配置結構，將冗余的配置改為單網，另外一個網段作為備用，上述問題終得到有效的解決。

2.2 濁度波動

電除塵出口煙氣濁度波動一直較大，短時間內濁度顯示呈鋸齒狀波動，濁度的頻繁波動直接影響高壓側二次電流的頻繁調整，從而造成高壓側設備頻繁動作，使高壓側設備使用壽命明顯縮短。為了減少濁度在短時間內呈鋸齒狀波動，將濁度儀和PLC控制器中的濾波時間調大，解決了濁度波動大的問題，使濁度的變化能夠滿足電除塵閉環的需要。

濁度的變化受諸多因素的影響，如負荷、測量的距離、反射孔與接收孔的位置、振打、濕度等，濕度的影響尤為明顯，每當陰雨天濁度的波動非常明顯。采取加裝防雨罩、吹掃反光鏡上的灰塵等防護措施后，濁度的波動有了明顯改善。

2.3 反電暈現象的處理

電除塵閉環試驗期間發現電除塵B側通道出現反電暈情況，濁度變化情況與電除塵二次電流呈現正比，無法投入閉環控制，經過長期的試驗，將高壓運行方式由火花率整定運行方式改為臨界反電暈控制方式，很好地抑制了除塵反電暈的產生。

3 閉環控制前后的節能對比

電除塵濁度閉環控制投用后，電除塵的廠用電量有了明顯的減少。圖4和圖5是某2天內煙氣濁度及二次電流曲線。經過長時間的觀察，發現濁度和二次電流有如下的規律：

（1）當實際濁度小于下限大于上限時，4個電場的二次電流相繼發生變化，其中一、四電場二次電流變化比較頻繁，起到主調節作用，可設定一、四電場額定電流的下限為500 mA，上限為1 000 mA（考慮電纜發熱等問題），二、三電場的額定電流下限為350 mA，上限為1 000 mA。

（2）二次電流的變化均以固定步長的整數倍進行增減，當濁度在設定范圍內時，二次電流保持當前值不變，當二次電流以固定步長的整數倍增減超限時，二次電流的設定選擇相應的限值。

圖4 一、四電場二次電流與濁度的關系

圖5 二、三電場二次電流與濁度的關系

當實際濁度超出設定的范圍時，二次電流立即發生變化，該過程中不存在時間延遲。

4 結語

經過長時間的數據采集分析，發現在保證環境要求的條件下，電除塵閉環控制的投入大幅度地降低了電除塵的廠用電量，每臺機組每年節能150萬元左右。下一步計劃將負荷量或者煤量的變化引入到電除塵閉環控制中，對電除塵閉環控制進行修正，增強電除塵閉環控制的精度，進一步提高節能效果。

[1]金軍.電除塵通過CEMS煙塵濃度閉環控制與節能潛力[C]//全國600 MW機組第十三屆節能會議論文集.2009.

[2]謝祥，劉玉成.高壓脈沖供電方式在電除塵器控制中的應用[J].浙江電力，2009，28（7）：65-68.