電廠電除塵節(jié)能減排技術(shù)改造分析

胡常春

(湄洲灣火電廠， 福建莆田 351153)

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電廠電除塵節(jié)能減排技術(shù)改造分析

胡常春

(湄洲灣火電廠， 福建莆田 351153)

某電廠電除塵器長期存在除塵性能大幅下降及各電場頻繁跳閘問題，通過對電除塵器進行高頻電源及控制系統(tǒng)技術(shù)改造，減少了煙塵排放及設(shè)備能耗，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。改造前后運行情況的介紹及效果分析對后續(xù)改造項目具有一定的借鑒意義。

電廠； 電除塵器； 高頻電源； 節(jié)能減排

湄洲灣火電廠2臺396 MW機組于2001年正式投入商業(yè)運行，隨著運營年限增長，設(shè)備逐漸老化，其中電除塵器較長一段時間以來一直存在除塵性能大幅下降及各電場頻繁跳閘的問題，非常不利于社會環(huán)保監(jiān)控要求。為了提高電除塵器的除塵效率，使煙塵等排放指標滿足國家標準要求，湄洲灣火電廠利用2015年2臺機組小修時機，對電除塵進行了高頻電源裝置改造、電場控制系統(tǒng)及上位機系統(tǒng)升級改造。筆者對電除塵器改造前后主要運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，證明改造取得了較顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

1　改造前存在問題分析

1.1 存在問題

湄洲灣火電廠一期使用蘭州電力修造廠制造的五級電場靜電除塵器，電廠于2012年進行了第一電場高頻電源裝置改造及第二、第三、第四電場電控系統(tǒng)改造，第五電場保持原設(shè)備狀態(tài)。改造后，電除塵的運行效率并不理想，每次臨檢和小修結(jié)束，空載試驗和剛開機投運的頭幾天各電場都表現(xiàn)良好，但此后除塵性能大幅下降，造成極線嚴重積灰，產(chǎn)生電暈封閉，運行電流一路走低(見圖1)；同時，積灰造成陰極母線絕緣降低，絕緣子表面爬電導致電場內(nèi)部頻繁閃絡(luò)[1]，各電場頻繁出現(xiàn)跳閘缺陷，煙塵濃度指標一直不理想。

圖1　電除塵改造前實際運行參數(shù)

1.2 原因分析

(1) 第一電場陰極線過度老化，導致運行工況不穩(wěn)。

(2) 僅第一電場改造為高頻電源裝置，導致灰分收集過分集中于第一電場，對應(yīng)灰斗及其輸灰管道無法及時出灰，導致第一電場經(jīng)常因為堵灰跳閘。

(3) 前四級電場不能良好發(fā)揮，導致末級電場全功率運行，進一步放大了振打揚塵問題，導致煙塵濃度指標頻繁超標。

(4) 末級電場沒有進行電控系統(tǒng)改造，仍使用老舊設(shè)備，不能與前四級電場協(xié)調(diào)出力，不利于整套系統(tǒng)的良好運作。

1.3 解決方案

(1) 將第一、第二、第三電場(含1A1～1A6、1B1～1B6、2A1～2A6、2B1～2B6電場)的整流變及其控制系統(tǒng)成套改造為ALSTOM SIR IV高頻電源裝置，大力提升前三級電場的收灰能力，由此緩解末級電場振打揚灰導致煙塵濃度超標的壓力。

(2) 第四、第五電場(含1A7～1A10、1B7～1B10、2A7～2A10、2B7～2B10電場)仍使用原設(shè)備，即整流變/電抗器組(T/R)，將控制系統(tǒng)全部統(tǒng)一改為ALSTOM EPIC III電控系統(tǒng)，五級電場實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)控。

(3) 對電除塵上位機ALSTOM PROMO III控制系統(tǒng)進行升級，實現(xiàn)界面設(shè)置完全一致，所有操作和報警方式全部相同，有效實現(xiàn)節(jié)能減排

性能上的優(yōu)化并節(jié)約相應(yīng)設(shè)備管理成本。

2　實施改造情況

2015年對2臺電除塵進行了前三級電場高頻電源裝置改造、全部電場控制系統(tǒng)改造及上位機系統(tǒng)升級改造。

2.1 高頻電源裝置

本次改造選用ALSTOM SIR IV高頻電源裝置(額定參數(shù)：85 kV，1 200 mA，102 kW)。高頻電源是將三相380 V交流電經(jīng)過全橋整流和電容濾波后得到約530 V的直流電壓，然后經(jīng)過全橋逆變形成25～50 kHz的交變電流，再經(jīng)高頻變壓器升壓整流后形成高頻高壓脈動直流送電除塵陰極母線(供電原理見圖2)。

圖2　高頻電源供電原理圖

高頻電源裝置輸出直流電壓波形平滑，電暈放電強烈，電場強度高，煙塵粒子荷電量大，除塵效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工頻電源[2]。

2.2 電除塵電源控制系統(tǒng)

本次改造將電除塵電源控制系統(tǒng)全部統(tǒng)一改為ALSTOM EPIC III電控系統(tǒng)(系統(tǒng)原理圖見圖3)。EPIC III是阿爾斯通公司開發(fā)的第三代采用微處理器的靜電除塵器電源專用控制器。該控制器采用以太網(wǎng)通信，可與以太網(wǎng)通信并訪問Web服務(wù)器。

圖3　ALSTOM EPIC III電控系統(tǒng)原理圖

3　改造后效果分析

3.1 設(shè)備運行工況顯著改善

改造后，各電場電壓和電流完全恢復正常運行(見圖4)，運行參數(shù)穩(wěn)定，出力平衡，不再出現(xiàn)非正常的閃絡(luò)、低電流、跳閘等現(xiàn)象，也沒有了任何異常告警；出灰量較往年增加明顯，且解決了往年出灰壓力集中在第一電場的問題，實現(xiàn)各個電場有效分擔，大大降低運行和檢修人員的日常維護和管理壓力。

圖4　電除塵改造后實際運行參數(shù)

3.2 提高電除塵器除塵效率

改造后，電除塵煙塵排放質(zhì)量濃度由2014年大于30 mg/m3降低到20 mg/m3以下，成效顯著。末級電場揚塵導致的尖波也改善得非常明顯，由至少250 mg/m3以上降低到60 mg/m3以下，減排效果非常明顯。

3.3 大幅降低設(shè)備電能損耗

改造前2014全年電除塵被迫開放全功率輸出(電流900～1 200 mA)，但仍不能達到煙塵濃度指標。而2015年改造后根據(jù)電除塵運行情況，當前已大幅降低出力，各電場當前設(shè)置為400 mA，煙塵排放質(zhì)量濃度仍可以保持在20 mg/m3以下，除塵總功率則由600～700 kW降至250 kW以下，節(jié)能效果保守估計可達50%以上。

以由650 kW降至250 kW來計算，改造后每日耗電量至少可節(jié)省9 600 kW·h，每年節(jié)約電費至少147.17萬元，預計三年零八個月即可拿回本次改造的投資成本。

4　后續(xù)工作建議

目前改造后的高頻電源設(shè)備狀況良好，電流設(shè)定值較低(設(shè)備額定值為1 200 mA，當前設(shè)定值400 mA)，煙塵濃度可以很好地滿足要求，由電流情況可見本次改造的設(shè)備富余量應(yīng)該比較大。為了應(yīng)對國家對環(huán)保監(jiān)控數(shù)據(jù)要求逐年提高的趨勢，建議：

(1) 開展高頻電源裝置風冷系統(tǒng)的擴容改造，進一步控制高頻電源裝置溫度，避免高頻電源裝置在出力較大情況下運行時出現(xiàn)高溫報警甚至跳閘故障。

(2) 開展出灰系統(tǒng)擴容改造，及時增加出灰出力，提高管道輸灰能力，避免高頻電源裝置在出力較大情況下運行時因出灰量大幅增加而發(fā)生堵灰故障。

5　結(jié)語

湄洲灣電廠通過本次電除塵節(jié)能減排技術(shù)改造，既提高了電除塵器的除塵效率，確保環(huán)保排放數(shù)據(jù)滿足要求，同時也減少了電除塵設(shè)備的電能損耗，降低了電廠的生產(chǎn)經(jīng)營成本。

[1] 張吉慶,黃瑞. 電除塵器電場閃絡(luò)原因分析及改進[J]. 吉林電力,2006,34(1):36-39.

[2] 陳穎,郭俊,毛春華,等. 電除塵器高頻電源的提效節(jié)能應(yīng)用[J]. 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2010(12):28-31.

Technical Retrofit on Electrostatic Precipitator of a Power Plant for Energy Saving and Emission Reduction

Hu Changchun

(Meizhou Bay Thermal Power Plant, Putian 351153, Fujian Province, China)

The electrostatic precipitator in a power plant has long been troubled by problems such as great decrease in precipitation performance and frequent tripping of various electrostatic fields. The problems have now been solved by technical retrofit on high-frequency power source and control system of the electrostatic precipitator, with the results of reduced dust emission, lowered energy consumption, and remarkable social and economic benefits. The presentation of its operation conditions and the results of related effectiveness analysis before and after retrofit may serve as a reference for future retrofit of similar electrostatic precipitators.

power plant; electrostatic precipitator; high-frequency power source; energy saving and emission reduction

2016-01-10

胡常春(1976—)，男，工程師，主要從事發(fā)電廠電氣維修等技術(shù)管理工作。

E-mail: 747376138@qq.com

TK223.27

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1671-086X(2016)04-0254-03