提效節能型電控系統在電除塵改造中的應用

陳曉雷

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

提效節能型電控系統在電除塵改造中的應用

陳曉雷

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

介紹了電除塵提效節能型控制系統的基本功能，并以池州燃煤電廠2#爐電除塵改造項目為例，分析了該系統的應用效果。

電除塵器；高頻電源；節能系統；斷電振打；改造應用

1 前言

隨著社會經濟的快速發展，環境保護日益受到重視，國家出臺并全面實施了新的大氣污染物排放標準，節能減排已成為燃煤發電企業必須直面的課題。

電除塵器是目前燃煤電廠最主要的煙氣凈化設備，具有處理煙氣量大、除塵效率高、運行穩定可靠、維護費用低等優點。電除塵器的運行效果依賴于本體和電控系統的有效配合，當本體設備正常時，電控系統技術水平的高低就顯得非常重要，尤其是在電除塵的提效節能方面，先進的電源電控技術及科學有效的優化控制技術起著關鍵性的作用，有明顯的經濟效益和社會效益。

池州電廠2#爐300MW機組除塵設備的本體型號為2BEL297/2 - 4，為兩列兩室四電場電除塵器，電控配套16臺工頻高壓設備、2臺DDJX低壓控制設備及1套上位機系統，平時運行基本正常。經測試電除塵器除塵效率為99.6%，出口煙塵排放濃度為66mg/Nm3，無法滿足新的環保排放要求。為了使2#爐電除塵器實現達標排放并降低電耗，決定采用高頻電源等電控提效節能手段進行技術升級改造。

2 提效節能型電控系統

高頻電源輸出二次電壓接近工頻電源電壓峰值，高頻電源能提供約為工頻電源1.3倍的二次電壓，以及約為2倍輸出的二次電流，特殊設計的火花檢測技術，對高頻條件下的火花檢測十分有效，對微弱火花也捕捉無遺，采用串并聯混和諧振變換器，具有恒流特性，可有效抑制電場火花的沖擊，并可在30μs內迅速熄滅火花。火花熄滅后，快速恢復電場能量和電場電壓，損失極小。高頻源與工頻電源輸出的對比見圖1。

在正常情況下，電除塵器的供電功率越高，除塵效率也就越高，但同時也會浪費一大部分電能。電除塵器節能優化控制系統應運而生，其基于工況特性分析診斷的數學模型可以準確地判斷電場工況，量化電場電暈的狀況，同時結合電控最佳運行方式的實驗研究，總結工業應用的經驗，并根據高壓電氣參數映射出電除塵內部工況變化，以現場工況分析為基礎，輔以鍋爐負荷、煙氣溫度、排放濃度等多種信號反饋實現了高頻電源、節能型工頻電源、PLC低壓控制系統等的有機融合，并能自動調整高低壓的運行參數，快速找到一個高效節能的運行模式，并逐漸趨于穩定，實現提效節能。電除塵節能優化控制系統還可提供數據管理、分析，優化高、低壓設備，振打設備，電加熱設備的運行參數，并對大量高、低壓設備采集的數據進行分析處理和長期存儲，具有友好的人機界面及良好的與其它系統的接口功能，操作簡單、方便。

一般而言，電除塵器長期運行容易造成極板極線積灰，影響電場的電暈電流和工作電壓，甚至出現開路跳閘、電場無法升壓等情況，導致除塵效率下降。采用高低壓聯動或增強型斷電振打控制功能就可以有效清灰，從而改善電流電壓，獲得更高的除塵效率。高低壓聯動斷電振打的控制功能主要是，當某個電場振打器準備工作時，事先發送信號給對應的高壓系統，高壓系統收到信號后，保存當前的參數，根據事先設定的參數自動調整供電輸出，進入減功率振打或斷電振打，在振打工作信號消失后，又自動恢復原來的工作參數，恢復正常的供電輸出。增強定時斷電振打從整臺電除塵器的系統角度來考慮如何實現斷電振打。上位機系統采用先進的“復合功率振打策略”，將除塵器除塵室的各電場高壓供電和振打控制有機相結合起來，統一調度高壓供電參數和振打工作時序，統籌優化各電場高壓設備運行參數和振打時序、復合功率振打頻度、工作時長，使電除塵系統的運行處于最佳狀態，有效提高除塵效率，提升電除塵系統對特殊復雜工況的適應能力。

圖1 高頻源與工頻電源輸出對比圖

3 池州電廠2#爐電除塵器提效節能改造應用

3.1 改造方案

根據池州電廠電除塵設備的實際運行情況，綜合考慮各種因素，確定采用如下改造方案：

（1）一、二電場的工頻電源改造為高頻電源，具體為：將除塵控制室內一、二電場的8臺工頻高壓控制柜改造成高頻電源配電柜，以滿足高頻電源配電要求；拆除除塵器頂部的8臺工頻變壓器，升級改造為8臺綠色環保節能的高頻電源；保留原有的高壓隔離開關柜，實現高頻電源與本體的無縫連接；將三、四電場的8套原工頻電源的高壓控制系統升級改造成龍凈新型節能SMVC型電控系統；改造前后電除塵本體電氣布置見圖2（以A列除塵器為例，B列與A列相同）。

圖2 改造前后的電除塵本體電氣布置圖

（2）低壓控制系統改造：升級改造原振打、加熱控制柜內的低壓控制系統，將原DZK電磁振打控制系統（DZK已經停產，無法采購備件）升級為AZD電磁振打控制系統，重新設計陽極側部振打、加熱控制程序，實現高、低壓控制系統的聯動，實現復合功率振打功能，優化電加熱系統的恒溫控制功能，以便能達到節能、增效的目的。

（3）升級模擬量采集控制系統：從主機集控室敷設一路鍋爐負荷信號（4～20mA）電纜至電除塵控制室，給IPEC系統提供負荷控制信號源，增加和完善控制系統的監控范圍和實時工況分析能力，實現反饋控制。

（4）敷設對應8臺高頻電源柜、8臺工頻高壓控制柜和振打/加熱PLC控制柜之間的復合功率振打電纜；敷設必要的工頻高壓、低壓控制系統通訊電纜，確保電除塵設備通訊的穩定性。

（5）升級改造IPEC電除塵智能控制系統：架設IPEC系統網絡，將高頻電源、SMVC工頻控制系統、低壓控制系統整合成一個有機的節能控制系統，完善IPEC系統各軟件功能，實現智能節能、復合式斷電振打功能、OPC接口功能，達到節能提效目標；同時在電廠輔控網上增設IFIX客戶端軟件，實現輔控網對電除塵的遠程監控。改造后的IPEC系統結構圖見圖3。

圖3 IPEC系統結構圖

3.2 改造后的運行情況

改造工作完成并重新投運后，結合高頻電源、節能型工頻電源和IPEC系統強大的數據采集、分析功能和低壓控制系統的復合功率振打策略，優化振打工作時序，IPEC控制系統工況自動控制數學模型，深入調節不同負荷、不同工況的運行參數，最終確定不同節能等級的節能控制模式，滿足不同煤種、不同負荷的高效節能運行參數。

通過改造，池州電廠2#爐機組電除塵實現了以機組負荷信號等為閉環反饋，根據機組工況變化自動選擇高、低壓設備的最佳運行參數，避免了人為因素對電除塵運行造成的影響，提高了設備運行的可靠性和安全性。IPEC系統根據不同工況和選擇的節能模式自動快速找到最佳的運行參數，較好地實現了能耗小、排放低的效果。圖4為高壓設備的運行參數。

圖4 高壓設備運行參數

2013年7月對該廠2#機組電除塵器的性能及排放的煙氣進行了測試，結果顯示：煙塵排放濃度為40mg/m3，除塵效率為99.74%，均達到了設計要求值。同時該廠對比了5～6兩個月2#爐與1#爐的運行電耗，發現改造后的2#爐比未改造的1#爐節電151,488度，實現了節能運行。改造后的電除塵系統運行穩定可靠，圓滿達到了改造的預期目標。

4 結語

采用高頻電源和節能工頻控制系統對池州電廠2#電除塵電控設備進行升級改造，充分挖掘了電控系統提效節能的潛力，既降低了電除塵器的出口排放濃度，又降低了電除塵器的運行電耗，為企業創造了良好的經濟效益和環境效益，為今后火電企業采用高頻電源提效節能改造提供了參考。

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Application of Electric Control System with Effciency Raising and Energy Saving Model in Reform of Electric Precipitation

CHEN Xiao-lei

X701

A

1006-5377（2014）08-0030-03

注：本文受“十二五”國家科技支撐計劃項目“面向海西產業集群的服務制造支持系統開發與應用示范”（編號：2012BAF12B15）資助。