火電廠電除塵器電控系統(tǒng)節(jié)能研究

吳永剛

摘要：對(duì)于安全生產(chǎn)的燃煤火電廠與保護(hù)環(huán)境中不可缺少的重要設(shè)備：電除塵器，那么在保證達(dá)到除塵效率基礎(chǔ)上，能夠?qū)﹄姵龎m器所消耗的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行降低，在確保不降低除塵效率的前提下提效節(jié)能型電控設(shè)備，電除塵器的能耗大幅度地降低，達(dá)到節(jié)能。

關(guān)鍵詞： 火電廠；電除塵器；電控系統(tǒng)；提效節(jié)能

前言

電除塵器是一種環(huán)保設(shè)備，不少火電廠應(yīng)用電除塵器來(lái)降低鍋爐煙塵的排放量。近年隨著國(guó)家對(duì)火電廠排放要求的不斷提高，總出口的煙塵排放要求小于5mg/Nm3。要實(shí)現(xiàn)總出口煙塵的排放達(dá)標(biāo)并實(shí)現(xiàn)一定程度的節(jié)能，電除塵器提效節(jié)能改造的技術(shù)方案確認(rèn)至關(guān)重要。

一、電除塵器耗電情況

（一）以某火電廠的電除塵器為例，該電除塵器在某個(gè)時(shí)間隨主機(jī)投人運(yùn)行，由某公司設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試完成。經(jīng)過(guò)5年多的運(yùn)行，不同程度老化的元器件存；不完善的功能，沒(méi)有反電暈自動(dòng)檢測(cè)、斷電振打及自找控制方式功能；已達(dá)不到設(shè)計(jì)值的除塵效率，電耗也有所提高。

（二）電控系統(tǒng)提效節(jié)能的原理

1.運(yùn)行電除塵器期間，除塵效率與電暈功率兩者有直接的關(guān)系；在一般情況下，電暈功率是隨著除塵效率越高而更高的。但在高比電阻粉塵、燃用低硫煤的條件下，由于存在反電暈現(xiàn)象，過(guò)分增加電除塵器高壓供電功率，反而會(huì)加重反電暈、引起除塵效率降低。此時(shí)，一方面由于粉塵層未能將電荷全部釋放，其表面仍有電暈極相同的極性，便排斥后來(lái)的荷電粉塵。另一方面，由于荷電粉塵電荷釋放緩慢，于是在粉塵間形成較大的電位梯度。

2.另外，鍋爐負(fù)荷變化時(shí)也有節(jié)能潛力，負(fù)荷下降造成電除塵器的進(jìn)口煙氣量下降，降低電場(chǎng)風(fēng)速，使電除塵器運(yùn)行功率降低來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。變化著的鍋爐負(fù)荷、煙氣量、煤種、煙氣溫度等因素，這些重要因素會(huì)對(duì)電除塵器運(yùn)行產(chǎn)生影響，也是我們提效節(jié)能改造必須考慮的重要因素。

（三）提效節(jié)能型電控設(shè)備的節(jié)能技術(shù)特點(diǎn)

1.全方位獲取設(shè)備運(yùn)行信息

以準(zhǔn)確獲取有效控制信息、全面為基礎(chǔ)的才是好的控制策略均要；否則，這種控制將是不完整和不精確的。提效節(jié)能型電控設(shè)備可以對(duì)高壓硅整流設(shè)備的二次電壓、二次電流進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，獲取電壓、電流連續(xù)波形和火花放電波形。這種檢測(cè)是設(shè)備自動(dòng)完成的，不需人工操作，而且這些波形會(huì)自動(dòng)不斷刷新，一直保持著最新的信息；提效節(jié)能型電控設(shè)備可以自動(dòng)快速測(cè)試電場(chǎng)動(dòng)態(tài)伏安（V-I）曲線族，該族曲線包括電壓平均值、電壓峰值、電壓谷值3組曲線。

2.自動(dòng)選擇運(yùn)行方式功能

眾所周知，電除塵的運(yùn)行過(guò)程是個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，不同的工況應(yīng)有不同的最佳運(yùn)行參數(shù)和不同的運(yùn)行方式。中高比電阻粉塵容易出現(xiàn)反電暈，造成除塵效率下降。理論和實(shí)踐表明間歇脈沖供電可以有效克服高比電阻粉塵引起的反電暈，但由于間歇脈沖供電的占空比有1：2，1：4，1：6，1：8......1：40等高達(dá)幾十種，運(yùn)行方式必須跟蹤工況的變化；如何自動(dòng)找到合適的控制方式、如何自動(dòng)設(shè)定運(yùn)行參數(shù)是高壓供電設(shè)備的一個(gè)難題：根據(jù)電除塵專業(yè)理論和積累的大量電除塵現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)研究的“自動(dòng)選擇運(yùn)行方式”新功能，它可以使高壓供電設(shè)備自動(dòng)根據(jù)工況特性分析診斷的數(shù)學(xué)模型，從電參數(shù)映射出工況的變化情況，自動(dòng)選擇運(yùn)行參數(shù)、自動(dòng)選擇間歇脈沖供電占空比，達(dá)到最佳除塵效率，同時(shí)又達(dá)到節(jié)能的目的[1] 。

3.智能閉環(huán)節(jié)能控制

（1）提效節(jié)能型電控設(shè)備的計(jì)算機(jī)智能集中控制系統(tǒng)（IPC）能夠自動(dòng)管理、控制電除塵器高、低壓等各設(shè)備的運(yùn)行，通過(guò)工況特性分析及反饋控制使設(shè)備始終運(yùn)行在功耗最小、效率最高的理想狀態(tài)。

（2）眾所周知，電場(chǎng)工況分析診斷對(duì)電除塵器的運(yùn)行與控制是十分重要的，也是電除塵器節(jié)能控制的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)對(duì)眾多正在運(yùn)行的電除塵器進(jìn)行的大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作，收集了大量的極其重要的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行不斷的分析、歸納、總結(jié)，經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)，建立了最新的工況特性分析診斷的數(shù)學(xué)模型，從而得出電除塵器的反電暈指數(shù)或常電暈指數(shù)可靠的計(jì)算方法。

（3）在此基礎(chǔ)上，我們以現(xiàn)場(chǎng)工況分析為基礎(chǔ)，以鍋爐負(fù)荷、濁度、煙氣量、煙氣溫度、吹灰信號(hào)等多種信號(hào)為反饋，研究實(shí)現(xiàn)了新的電除塵器節(jié)能軟件。在節(jié)能軟件包控制下，IPC系統(tǒng)根據(jù)工況特性分析軟件對(duì)工況的分析以及根據(jù)鍋爐負(fù)荷的變化情況自動(dòng)選擇高壓供電的間歇供電占空比和運(yùn)行參數(shù)，從而達(dá)到最佳的除塵效率和節(jié)能效果；新型IPC節(jié)能控制效果十分顯著，在保證除塵效率不降低或有提高的前提條件下，最高節(jié)電率可達(dá)60%，平均節(jié)電率大于40%[2] 。

（4）提效節(jié)能型電控設(shè)備可以很好地把高壓硅整流設(shè)備具有的“自動(dòng)選擇運(yùn)行方式”功能和計(jì)算機(jī)智能集中控制系統(tǒng)的智能閉環(huán)控制有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化控制，使設(shè)備始終運(yùn)行在功耗最小、效率最高的理想狀態(tài)。

（四） 電除塵電控提效節(jié)能技術(shù)實(shí)施方案

（1） 將電除塵高壓控制柜原有落后的控制器更換為目前最先進(jìn)的控制器或者將電除塵器原有電源更換為新型的電源，如高頻電源、三相電源、脈沖電源等。

（2） 電除塵振打裝置與高壓控制柜進(jìn)行閉環(huán)聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)斷電振打功能。

（3） 電除塵高、低壓控制柜之間敷設(shè)和連接高低壓聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)電纜，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

（4） 電除塵低壓柜增加兩個(gè)PLC擴(kuò)展模塊。

（5） 從鍋爐主機(jī)控制室敷設(shè)I路鍋爐負(fù)荷信號(hào)（4一20 mA）電纜至電除塵IPC控制室，進(jìn)行高壓控制方式自動(dòng)切換運(yùn)行。

（6） 電除塵IPC系統(tǒng)增加1路4一20 mA信號(hào)的采集接口，IPC控制軟件升級(jí)。

（7） 電除塵高、低壓控制柜單機(jī)調(diào)試，IPC系統(tǒng)調(diào)試和整機(jī)節(jié)能調(diào)試。

（8） 改造項(xiàng)目可不停運(yùn)發(fā)電機(jī)組的情況下進(jìn)行改造，高壓控制柜可逐臺(tái)停電進(jìn)行改造。

結(jié)語(yǔ)

提效節(jié)能型電控設(shè)備的投入使用，是電除塵器技術(shù)的重大進(jìn)步。傳統(tǒng)的火花跟蹤供電方式是無(wú)法克服反電暈危害的，使電除塵器始終運(yùn)行在高電壓、大電流的高能耗狀態(tài)，除塵效率往往欠佳。正確選擇高壓供電方式來(lái)有效克服反電暈危害，大幅降低能量消耗。電除塵器節(jié)能技術(shù)具有較大的挖掘潛力和廣闊的創(chuàng)新空間，應(yīng)不斷努力將電除塵器打造成為低能耗、低排放型環(huán)保設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫大偉，吳彥.抑制反電暈收塵電極的試驗(yàn)研究[J]. 東北師大學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）. 1991（03）.

[2]高洪巖，蘇醒芳.電除塵節(jié)能運(yùn)行[J]. 科技風(fēng). 2010（15）.