電除塵器電源及控制改造可行性分析

馬　濤　謝子文

摘要:節(jié)能減排工作是我國(guó)現(xiàn)階段的重點(diǎn)工作之一,特別是大氣粉塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)的提高,現(xiàn)使用電除塵器面臨難達(dá)標(biāo)排放的巨大壓力使用脈沖供電改造無疑是一條可行的途徑,經(jīng)過華潤(rùn)首陽(yáng)山電廠實(shí)施情況檢驗(yàn),效果明顯。

關(guān)鍵詞:電除塵器 電源改造 控制優(yōu)化 節(jié)能

0 引言

電除塵器是機(jī)電一體化設(shè)備,由機(jī)械本體設(shè)備和電氣設(shè)備兩部分構(gòu)成。目前,電除塵器已經(jīng)成為火力發(fā)電廠重要的環(huán)保設(shè)備,其工作狀況的好壞,對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性有著重要影響。

1 電除塵工作原理

電除塵器的收塵機(jī)理是在陰陽(yáng)極間建立高壓靜電場(chǎng),通過氣體電離及粉塵荷電達(dá)到收塵目的,因而電除塵器在運(yùn)行過程中將消耗大量電能。通常情況下,為了使電除塵器的除塵效率盡量高,煙塵排放濃度盡量低,往往工作在火花整定工作方式下,使其運(yùn)行二次電壓盡量接近火花閃絡(luò)電壓,二次電流盡量大。電除塵工作過程簡(jiǎn)述為:①施加高電壓產(chǎn)生6.4萬伏電壓的強(qiáng)場(chǎng),使氣體電離,即產(chǎn)生電暈放電;②氣體中的懸浮塵粒產(chǎn)生荷電;③荷電塵粒在電場(chǎng)的作用下向電極運(yùn)動(dòng);④荷電塵粒在電場(chǎng)中被捕集。

2 電除塵電源改造理由

目前,我國(guó)所有燃煤電廠的電除塵器幾乎都運(yùn)行在火花整定工作方式下。在火花整定狀態(tài)下雖然能取得較好的除塵效果,但電除塵器運(yùn)行過程中的電能利用效率很低,大量的電能不是用于收塵,而是被白白浪費(fèi)掉。據(jù)統(tǒng)計(jì),電除塵器的收塵耗電量約占整臺(tái)機(jī)組發(fā)電容量的0.3-0.6%之間。

為了提高電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng),增強(qiáng)電暈放電效果,需要盡量提高運(yùn)行電壓,直到接近火花閃絡(luò)電壓,以產(chǎn)生盡可能多的自由電子和離子。這樣雖然能夠達(dá)到提高除塵效率的目的,但是由于實(shí)際上產(chǎn)生的大量自由電子和離子中,僅有一小部分用于煙塵荷電,絕大部分自由電子和離子并未與塵粒進(jìn)行荷電,而是直接從陰極到達(dá)陽(yáng)極極,最終以光能或熱能的形式消耗,客觀上造成電能的浪費(fèi)。另一方面,當(dāng)煙塵比電阻較高時(shí),運(yùn)行電壓、電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí),電場(chǎng)內(nèi)將出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象。在反電暈工況下,繼續(xù)增加運(yùn)行電壓、電流會(huì)加深反電暈的程度,導(dǎo)致電除塵器的能耗不斷增加,而除塵效率反而大幅下降。

我司電除塵后端的濁度表長(zhǎng)期在24%以上,從電除塵的除塵效率監(jiān)視情況看,除塵效率不甚理想。同時(shí),當(dāng)鍋爐負(fù)荷不高, 煤質(zhì)較好,灰分較低時(shí),電場(chǎng)可有相應(yīng)的余度,采用低供電參數(shù)來節(jié)電。

3 電除塵電源改造

確定最優(yōu)的電除塵器運(yùn)行電參數(shù),改善荷電效果,克服電除塵運(yùn)行過程中的反電暈工況,提高電除塵器運(yùn)行過程中的電能利用效率,是實(shí)現(xiàn)電除塵器節(jié)能運(yùn)行的關(guān)鍵。

3.1 改造目的 ①大幅度降低電除塵器能耗,提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性;②提高系統(tǒng)總體自動(dòng)化運(yùn)行水平;③提高電除塵器運(yùn)行的安全性。

3.2改造措施原則①對(duì)本體不做改動(dòng);②利用原有動(dòng)力及信號(hào)電纜,通過增加轉(zhuǎn)接柜轉(zhuǎn)接電纜,確保安全運(yùn)行;③對(duì)高低壓控制系統(tǒng)進(jìn)行全面改造;④通過電控系統(tǒng)的優(yōu)化控制,實(shí)現(xiàn)節(jié)能提效。

基于上述目的和原則,推薦進(jìn)行電除塵器電源及控制改造,進(jìn)行脈沖供電方式優(yōu)化。

脈沖供電方式,能夠有效改善粉塵的荷電效果,克服電除塵運(yùn)行過程中的反電暈工況,具有良好的節(jié)能特性。脈沖供電方式的機(jī)理是,電除塵器與硅整流變等效為電容與電感,控制系統(tǒng)通過對(duì)每個(gè)半波可控硅導(dǎo)通角的合理控制,并充分利用變壓器和本體的儲(chǔ)能特點(diǎn)使高壓電源輸出脈沖幅度、寬度及基準(zhǔn)電壓靈活可變的脈沖供電波形,達(dá)到既提高放電極與收塵極之間的單位荷電場(chǎng)強(qiáng),又節(jié)省電能的目的。該供電方式具有良好的節(jié)能提效特性,能有效克服電除塵器的反電暈工況,提高除塵效率。電除塵器電源及控制改造方式,如圖1所示。

4 省內(nèi)電廠實(shí)施情況調(diào)研

4.1 華潤(rùn)南京板橋電廠 板橋電廠1號(hào)135MW機(jī)組2004年7月進(jìn)行了電除塵器電源及控制改造。該廠鍋爐出口配雙室4電場(chǎng)電除塵器1臺(tái),電氣設(shè)備配套南京電力自動(dòng)化設(shè)備總廠DKZ-2電除塵器電源及控制裝置,規(guī)格為72kV,1100mA,DCC2000靜電除塵器自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)一套。電除塵器采用脈沖供電方式運(yùn)行,至今工作穩(wěn)定可靠,節(jié)能效果十分顯著。運(yùn)行期間,檢測(cè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明脈沖供電方式較常規(guī)供電方式(火花整定),對(duì)于電除塵器的運(yùn)行有如下優(yōu)勢(shì):①節(jié)能效果明顯,火花整定方式下收塵電功率為295.86kW,脈沖供電方式下收塵電功率為57.08kW。②經(jīng)濟(jì)效益顯著。以該機(jī)組每年連續(xù)運(yùn)行330天,上網(wǎng)電價(jià)0.36元/度計(jì)算,每年可節(jié)約廠用電1891137度。③可克服反電暈工況,保證電除塵器除塵效率。通過測(cè)試表明,脈沖供電方式能有效減弱和消除反電暈情況,保證電除塵器的運(yùn)行效率。④采用脈沖供電方式后,電氣設(shè)備的工作電流降低為額定值的10%-20%左右,電氣設(shè)備自身的發(fā)熱大大降低,使設(shè)備故障率及維護(hù)工作量都明顯減少。

4.2 其他電廠 諫壁發(fā)電廠12號(hào)爐為330MW火電機(jī)組,鍋爐出口配雙室4電場(chǎng)電除塵器2臺(tái),電氣設(shè)備配套南京電力自動(dòng)化設(shè)備總廠DKZ-2電除塵器電源及控制裝置,裝置規(guī)格為72kV、1200 mA的DCC2000靜電除塵器自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)一套。該機(jī)組電除塵器于2004年9月投入運(yùn)行,對(duì)比火花整定方式下收塵電功率為405.24KW,脈沖供電方式下收塵電功率為124.05kW,節(jié)能率在65%以上。電除塵電源優(yōu)化,年可節(jié)約廠用電2227024.8度,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益81.2萬元。

望亭發(fā)電廠11爐電除塵器A級(jí)檢修前后性能試驗(yàn)比較,修后電除塵器采用脈沖供電方式運(yùn)行下,其除塵器各項(xiàng)性能指標(biāo)不僅能達(dá)到設(shè)計(jì)保證值,而且可以大大節(jié)約電除塵器能耗。測(cè)試試驗(yàn)顯示采用脈沖供電方式平均輸入高壓柜的功率只是大修前常規(guī)供電方式的18.8%,其平均除塵效率可從99.25%提高到99.54%,較大修前有所提高,除塵器阻力、漏風(fēng)率和煙塵排放濃度較大修前都有不同程度降低和減小。因此通過高壓控制柜的改造,達(dá)到了增效節(jié)能的功效,效果較明顯。

我們現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的華電揚(yáng)州電廠,由于實(shí)施電除塵電源改造項(xiàng)目最早,是我們調(diào)研電廠節(jié)能率最低的,但是節(jié)能率仍達(dá)到60%。

5 改造方案和目標(biāo)

5.1 改造方案 原高壓控制柜的尺寸為2200×600×600,低壓控制柜尺寸為2200×800×600?，F(xiàn)在需要將原來高壓控制柜及低壓控制柜從原有位置移除,安裝8面2200×800×600的高低壓控制合一的電除塵電源及控制裝置,原進(jìn)線柜保持不動(dòng)。

高壓控制部分的銅排、母線夾、變壓器動(dòng)力電纜以及二次反饋電纜均利舊,長(zhǎng)度不足的母排還需增加部分銅排。原有的低壓柜可以全部移除,所有的低壓動(dòng)力電纜及信號(hào)電纜需要從原低壓柜中轉(zhuǎn)接到各個(gè)電場(chǎng)的DKZ-2裝置中,低壓電纜長(zhǎng)度不夠的部分需使用低壓轉(zhuǎn)接柜來轉(zhuǎn)接。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作,配備一套上位機(jī)系統(tǒng)。增加高效反饋濁度儀,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。此設(shè)備可實(shí)時(shí)檢測(cè)除塵效果,實(shí)時(shí)調(diào)整供電模式。

5.2 改造目標(biāo) 由于該項(xiàng)目安全性和可靠性很好,所以改造目標(biāo)關(guān)注在經(jīng)濟(jì)性和自動(dòng)化兩方面。

通過脈沖供電控制方式的應(yīng)用,使改造后的電除塵器電能消耗比改造前降低50%以上,年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益以上120萬元,確保18個(gè)月內(nèi)收回成本。

通過對(duì)每臺(tái)機(jī)組電除塵器電源及控制設(shè)備的改造,增加計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)及閉環(huán)控制系統(tǒng),提高電除塵器的整體自動(dòng)化水平,減少電廠運(yùn)行人員的工作量。

參考文獻(xiàn):

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