發電廠電除塵器電氣系統改造

［關鍵詞］電除塵器；電氣系統改造；高壓供電；低壓控制；振打系統

［中圖分類號］X773 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0064–03

1電除塵器工作原理

電除塵器是一種利用靜電場去除煙氣中粉塵顆粒的設備，其核心原理是利用高壓靜電場使煙氣中的粉塵顆粒帶電，并在電場力的作用下沉降于集塵極上，從而實現粉塵的收集。當煙氣進入電除塵器后，會經過高壓電場，高壓電場由帶負電的電暈極和接地的集塵極組成。電暈極通常由尖銳的金屬線或金屬棒制成，在高壓的作用下，其周圍會產生大量帶負電的離子，形成電暈放電現象，當煙氣中的粉塵顆粒經過電暈放電區時，會與電暈極產生的負離子發生碰撞，從而吸附負電荷，最終使粉塵顆粒帶負電。帶負電的粉塵顆粒在電場力的作用下，會向帶正電的集塵極運動，并最終沉降在集塵極表面，隨著時間的推移，集塵極表面會積累大量的粉塵。為了保證電除塵器的正常工作，需要定期對集塵極進行清灰，可以利用機械振動裝置，使集塵極產生振動，從而使沉降在集塵極上的粉塵脫落，可以通過壓縮空氣或其他氣體，以一定壓力從集塵極的反向吹入，將粉塵吹落，或者利用電磁脈沖裝置，使集塵極產生瞬間的強磁場，從而使粉塵脫落。

2電除塵系統改造的研究

2.1改造范圍

此次電除塵器電氣系統改造，目標是提升除塵效率，降低運行成本，并增強系統的穩定性和可靠性。改造的核心在于對電除塵器的電控系統進行全面升級，采用節能脈沖供電技術，替換老舊的傳統供電方式，降低能耗，提升供電效率，同時，更換整流柜、上位機、料位柜、低壓控制柜等核心設備，為系統注入新的活力。為了確保電除塵器在改造過程中及改造完成后安全運行，保留原有的安全聯鎖箱，并對其進行維護和升級，保證安全聯鎖功能的正常運行，防止系統出現危險事故。

2.2"IPC系統

發電廠IPC系統即智能電除塵器控制系統，取代了原有的模擬控制系統，實現了對電除塵器運行參數的實時監測和智能化控制，大幅提升了系統的自動化程度和運行效率。IPC系統包含上位機、監控機組、高壓硅整流設備TR、卸灰設備、輸灰設備、低壓振打設備、加熱設備等多個關鍵部件。通過對這些設備的實時監控，上位機可以準確掌握電除塵器的工作狀態，并根據煙道出口采集到的數據，如粉塵濃度、煙氣溫度等，進行反饋閉環控制。例如，當煙道出口粉塵濃度過高時，IPC 系統會根據預設的控制策略，自動調節高壓整流設備TR 的輸出電壓，改變電場強度，以提高除塵效率；當集塵極積灰過多時，系統會自動啟動振打設備，清除集塵極上的粉塵，保證除塵器正常工作。IPC系統還具備故障自診斷功能，能夠及時發現系統故障，并發出警報，方便操作人員進行維護和處理。同時，IPC系統還支持遠程監控，操作人員可以通過遠程終端，隨時查看電除塵器的運行狀態，并進行相應的操作。

IPC系統硬件架構由主機、高壓/ 低壓控制系統、傳感器和通訊接口等構成，形成一個完整的智能控制平臺。高壓系統由硅整流設備構成，可通過上位機實現遙控啟停，并向上位機傳送運行參數，如電壓、電流等信息。上位機可根據這些數據判斷高壓系統的運行狀態，并進行相應的調整。低壓系統包括卸灰、振打、電加熱等子系統，向上位機發送工作參數和運行狀態，如振打頻率、卸灰速度等。上位機根據這些信息，可以判斷低壓系統的運行是否正常，并進行相應的控制。主站由計算機、打印機等構成，具有信號輸入/ 輸出接口，負責處理來自各個子系統的運行數據，并進行分析、存儲和展示，主站還可提供歷史數據查詢功能，方便操作人員了解電除塵器的歷史運行狀況。接口設備支持Modbus 協議，提供RTU和TCP/IP 接口，可與各個子系統進行數據交互，通過建立局域網，上位機可以方便地接收來自各個子系統的數據，并發送控制指令，實現對電除塵器運行的實時監控和智能化管理。

2.3電除塵高壓供電設備

改造后的電除塵高壓供電設備采用節能型高壓直流電源，結合反饋信號實現智能控制，形成與煙氣和粉塵性質相適應的脈沖供電系統，并與電極等進行配合，構成成套高壓靜電除塵設備，實現高效的煙氣除塵。而傳統電除塵器高壓電源通常采用恒壓供電方式，無法根據煙氣和粉塵性質的變化進行實時調整，導致除塵效率不高，能耗較大。改造后的高壓供電設備具備故障報警功能，能夠及時監測設備運行狀態，一旦出現故障，會自動發出警報，提醒操作人員及時處理，避免事故發生，保證電除塵器安全運行。為了降低能耗，高壓供電設備可以根據需要進行間歇供電控制。當煙氣中粉塵濃度較低時，可以降低供電頻率，減少能耗，同時保證除塵效果。電除塵器運行過程中，可能會出現火花放電現象，影響除塵效果。高壓供電設備可通過火花跟蹤控制，實時監測火花放電情況，并及時調整電壓和電流，抑制火花放電，提高除塵效率。

高壓供電設備還具有臨界火花控制功能，能夠監測火花放電強度，一旦達到臨界值，會自動切斷電源，防止火花放電導致設備損傷。高壓供電設備也具備自檢和自恢復功能，能夠定期檢測自身運行狀態，并及時修復故障，保證設備穩定運行，減少維護成本。高壓供電設備還能夠進行火花檢出和響應，實時監測電場內火花放電情況，并根據火花放電的位置和強度，調整電場強度，進一步提升除塵效果。

2.4低壓控制設備

改造后的低壓控制系統能夠對陰、陽極進行精準的振打控制，通過控制振動頻率和強度，使集塵極上的粉塵脫落，并避免二次揚塵。為了達到最佳的振打效果，系統需要對極板和極框施加合理的振動加速度，并根據實際情況調整振動頻率。振打控制原理采用主回路，具體如圖1 所示，系統由KM1交流接觸器、QF1斷路器、QF2 斷路器、EOCR 保護器等構成。QF2 用于回路控制，SA1 為手自動轉換開關。當系統處于自動狀態時，PLC 控制振打過程，可根據實際情況進行降壓和斷電振打，確保振打效果和設備安全。為了防止振打電機出現故障，低壓控制系統還加入了故障監測功能。當KM1 接觸器常開返回信號傳至PLC，而輸出狀態與返回信號狀態不符時，系統會提示電機控制故障，方便操作人員及時排查問題，確保振打系統安全穩定運行。

低壓控制系統還具備料位信號檢測功能，能夠實時監測灰斗的料位變化，當料位達到設定值時，會自動啟動卸灰設備，將收集的粉塵及時排出，避免灰斗滿灰，影響除塵效率。低壓控制系統還負責電加熱和煙溫監測功能，在冬季，系統會根據需要啟動電加熱器，對煙氣進行預熱，防止煙氣溫度過低，影響除塵效率，同時，系統會實時監測煙氣溫度，確保煙氣溫度在安全范圍內，避免過高或過低，影響設備運行安全。低壓控制系統還能夠監測煙氣濁度，實時反映除塵效率。當煙氣濁度過高時，系統會發出警報，提醒操作人員及時調整電除塵器運行參數，確保除塵效率滿足環保要求。

3電除塵系統改造后特性的研究

3.1改造后除塵器高壓供電電源

高壓供電電源改造前后特性對比見表1。

3.2低壓控制振打功能

低壓控制振打功能改造前后特性對比見表2。

3.3系統運行穩定性

系統運行穩定性改造前后特性對比見表3。

4 結束語

改造后，電除塵器高壓供電系統效率提升至92%，故障率下降至每月01次，有效降低了能耗和維護成本。低壓控制系統實現了對振打頻率和強度的精準控制，有效提高了除塵效率，減少了二次揚塵，降低了維護成本。改造后的IPC 系統實現了對電除塵器運行參數的實時監測和智能化控制，提高了系統的自動化程度和運行效率。整個系統運行穩定性顯著增強，故障停機率大幅降低，除塵效率波動率顯著降低，確保了電廠安全環保運行。