215 MW 機組電除塵器的節(jié)能改造

林彥旻，周逸舟

（浙江浙能鎮(zhèn)海發(fā)電有限責任公司， 浙江 寧波 315208）

215 MW 機組電除塵器的節(jié)能改造

林彥旻，周逸舟

（浙江浙能鎮(zhèn)海發(fā)電有限責任公司， 浙江 寧波 315208）

根據(jù)電除塵器的除塵工作特性，結合電除塵器節(jié)能試驗，利用節(jié)能優(yōu)化控制方式能較大幅度地降低電除塵器運行電耗，提高經(jīng)濟效益。分析了新型電除塵節(jié)能技術的原理、技術特點，介紹了浙江浙能鎮(zhèn)海發(fā)電有限責任公司 4 臺 215MW 機組電除塵器的改造與應用情況。

電除塵器；節(jié)能降耗；改造

電 除 塵 器 的 耗 電 量 約 占 發(fā) 電 量 0.2%～0.6%，在保證除塵效率的前提下，通過改造升級，降低電除塵器運行能耗，綜合效益巨大，意義深遠。

1 節(jié)能控制分析

電除塵器的除塵效率與電暈功率（電場平均電壓與平均電暈電流的乘積）直接有關，一般電暈功率越高，除塵效率越高。但在燃用低硫煤、飛灰高比阻粉塵條件下，由于存在反電暈現(xiàn)象，即沉積在收塵極表面上的高比電阻粉塵層會產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，過分增加電除塵器的高壓供電功率反而會加重反電暈，降低除塵效率。因此，采用間歇脈沖供電技術克服反電暈，并根據(jù)工況條件選擇工作方式和運行參數(shù)，既可以提高除塵效率又可以節(jié)約電能。

電暈電流與電壓之間的關系稱為伏安特性，與煙氣成分、溫度、壓力、電暈極和除塵極的幾何形狀等有關。在火花放電或反電暈之前獲得的電場伏安特性能反映電除塵器從煙氣分離塵粒的效果，選擇穩(wěn)定的工作點，可使工作電壓和電暈電流達到更高的有效值。根據(jù)電除塵器電場的熱態(tài)伏安特性，合理調(diào)整高壓供電裝置的電流極限，使電場在最佳的電暈功率范圍內(nèi)運行，不僅能減少高壓供電功率的輸出，還能大幅延長高壓供電裝置的使用壽命。

節(jié)能控制還要關注煤種、煙氣量、煙氣溫度、鍋爐操作等影響電除塵器運行的重要因素。

2 節(jié)能改造應用

浙 能 鎮(zhèn) 海發(fā)電 廠 3-6 號機 組 為 215 MW 燃 煤機組，每臺鍋爐配一套電除塵器，電除塵器本體為浙江菲達環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的 FAA4×35M-132-150， 雙室 4 電 場 布 置 ， 設計 除 塵 效率≥99.43%； 電源及控制設備由廈門龍凈環(huán)?？萍加邢薰九涮?， 高壓控制器采用 K 型 MVC196，控制部分以 16位單片機為核心， 高壓隔離開關為GN3-72/3-2S-X 型 ， 高 壓 硅 整 流 變 4 個 電 場 為GGAJO2-1.6A/72 kV。 振 打 、 卸 灰 、 電 加 熱 由OMRON C200 PLC 控 制 。

2.1 人工設定電流極限

鍋 爐 負 荷 200 MW 時 ， 根 據(jù) 現(xiàn) 場 實 測 ， 當 高壓供電裝置采用火花跟蹤控制，電流極限 60%左右，此時電場運行在最佳有效電暈功率范圍內(nèi)，電除塵器除塵效率基本不變，4臺電除塵器供電功 率 比 額 定 功 率 減 少 2 035 kW，節(jié) 能 55.2%。 說明采用火花跟蹤控制方式，并用人工設定電流極限，可以保證電除塵器除塵效率并降低供電能耗。

2.2 人工選擇間隙脈沖方式

試驗人工調(diào)整供電裝置控制方式：改火花跟蹤為“間隙脈沖占空比為 2∶2”， 并監(jiān)測電除塵器出口濁度，發(fā)現(xiàn)濁度變化較小，除塵效率能夠保證。鍋 爐 負 荷 200 MW，電 流 極 限 設 在 60%，電 除 塵器四電場兩種供電控制方式參數(shù)對比如表1， 可減 少 輸 出功 率 238.05 kW， 節(jié)能 57.0%。

表1 四電場不同供電控制方式參數(shù)對比

但是以上兩種人工控制方式靠經(jīng)驗設定，無法保持電除塵器最佳運行工況，可能導致節(jié)能效果不佳，引起除塵器效率降低、煙塵排放超標。

2.3 IPC 節(jié)能優(yōu)化控制改造

IPC 節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)是以電除塵器運行工況分析為基礎，通過系統(tǒng)自動采集各電場伏安曲線，判斷電場是否發(fā)生反電暈并計算反電暈指數(shù)，從而準確判斷工況狀態(tài)，最終自動獲得各電場最佳工作方式。經(jīng)調(diào)研，該節(jié)能技術已在多家公司應用，在滿足排放要求的前提下節(jié)能率高，使用情況良好。而浙能鎮(zhèn)海發(fā)電廠電除塵器K型高壓控制器兼容多種控制方式，只需控制軟件更新升級并引入部分信號及開發(fā)功能就可實現(xiàn)節(jié)能目標。改造中除控制芯片及軟件外，原有高低壓設備均不變，無需單獨申請機組停運，調(diào)試過程中系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可大大降低改造費用。

2010 年 2-5 月， 進行電除塵器節(jié)能控制優(yōu)化改造 ：更 換 MVC196 控制器芯片 ，功能優(yōu) 化升級。 更換芯片時單個電場停電不到 15min， 無需機組整體停運，也可在機組計劃停機時提前更換。新芯片同時支持原有 IPC 系統(tǒng)運行。重新編寫 加 熱 控 制 柜 的 PLC 程 序 ， 引 入 4～20 mA 鍋 爐負荷信號。安裝 IPC 節(jié)能控制系統(tǒng)， 新增自動節(jié)能控制功能。 對 4臺機組共 32臺高壓控制柜的控制、運行參數(shù)重新進行測試、調(diào)校、參數(shù)整定。

改造后的電除塵器控制系統(tǒng)除原有遠程控制、通訊監(jiān)視等特點外，新增以下功能：

（1）升級后控制器采用 32 位嵌入式系統(tǒng)為核心， IPC 上位機對高壓整流設備的二次電壓、 二次電流連續(xù)檢測，獲取電壓、電流連續(xù)波形及火花放電波形。

（2）自動快速測試電場動態(tài)伏安曲線， 具有電場工況自診斷功能。因此，針對大部分電廠濁度測量精度不夠的實際情況，即使不把濁度儀的測量值作為閉環(huán)反饋控制信號，高壓供電設備也能根據(jù)工況的變化自動選擇運行參數(shù)和間歇脈沖供電占空比，在達到最佳除塵效率的同時實現(xiàn)節(jié)能的目的。

（3）新增監(jiān)控范圍和實時工況分析能力： 增加對鍋爐負荷的檢測，分析診斷實時工況；能根據(jù)鍋爐負荷、煤種等不同條件，自動調(diào)整和優(yōu)化各除塵單元的高、低壓控制設備的運行工況；具備間歇脈沖工作方式下的火花控制性能，避免火花閃絡沖擊破壞硅整流變壓器；根據(jù)出口煙道濁度或其它手段形成閉環(huán)自動控制，當閉環(huán)回路故障時，單個控制柜也能通過能量優(yōu)化等模塊使電除塵器在較佳工況下運行。

（4）實現(xiàn)振打時序優(yōu)化， 減少煙塵二次飛揚；當其中一個電場振打時，其它電場禁止振打，并且自動優(yōu)化其他電場的輸入功率，補償電場振打時對除塵效果的影響。

（5）能根據(jù)電除塵器實際運行情況， 對各電場進行協(xié)調(diào)控制，自動選擇最佳運行模式。

（6）增加節(jié)能管理控制功能， 增加 TR 擴展配置功能、設置負荷參數(shù)與節(jié)能調(diào)節(jié)參數(shù)功能和節(jié)能數(shù)據(jù)處理功能，對除塵器節(jié)能方式進行統(tǒng)一管理和調(diào)度，有常規(guī)運行和智能節(jié)能二種模式，以及普通、超級、增強3種不同負荷的節(jié)能級別。

3 優(yōu)化控制節(jié)能效果分析

3.1 除塵效率比較

節(jié)能改造后除塵效率基本不變，排放符合要求 。 經(jīng) 環(huán)保 測 試 ， 2009 年 4 號 爐 大 修 后 193 MW負荷時的除塵效率為 99.15%， 2010 年 4 號爐節(jié)能 運 行 205 MW 負 荷 時 除 塵 效 率 99.14%。 2010年 6號 爐 大修后 節(jié) 能 運 行 212 MW 負 荷 時 除 塵 效率 99.57%； 2010 年 3 號 爐 節(jié) 能 運 行 210 MW 負荷時除塵效率 99.63%。

3.2 節(jié)電效果分析

從節(jié)能改造前后數(shù)據(jù)對比看，節(jié)電效果相當明顯。用于節(jié)能分析的參數(shù)有二次電壓 U2和二次電 流 I2以 及 二 次 電 流 極 限 設 定 值 IL， 控 制 方 式有方式 0（火花跟蹤控制）、 方式 1（最高平均電壓控制）、方式 2（火花率設定控制）、 方式 3（臨界火花控制）、 雙半波間歇脈沖供電（2∶2， 2∶4～2∶20）、 單半波間歇脈沖供電（1∶2， 1∶4～1∶20）等。

（1）節(jié)能改造前， 2010 年 3 號、 5 號爐 電 除塵器運行數(shù)據(jù)如表2所示，一、二、三電場均采用火花跟蹤工作方式， 四電場采用 1∶2 或 2∶2 的間 歇 供 電 方 式 運 行 ， 鍋 爐 負 荷 200 MW， 3 號 爐電 除 塵 器 常 規(guī) 供 電 能 耗 為 299.57 kW， 5 號 爐 電除 塵 器 常 規(guī) 供 電 能 耗 為 289.12 kW。 4 號 爐 電 除塵 器 常 規(guī) 供 電 能 耗 為 246.86 kW； 6 號 爐 電 除 塵器 常規(guī)供電 能 耗 為 255.37 kW 。

（2）節(jié)能改造后， 以 2010 年 3-6 號爐電除塵器的負荷記錄數(shù)據(jù)為例。表3為3號爐電除塵器在不同負荷條件下的節(jié)能控制數(shù)據(jù)，滿負荷時能耗 為 201.92 kW， 節(jié) 電 率 78.1%； 170～180 MW 負荷 時 能 耗 為 185.11 kW， 節(jié) 電 率 79.9%； 140～150 MW 負荷 時 能耗為 173.47 kW， 節(jié)電 率 81.2%。 表4 為 3-6 號爐電除塵器在不同負荷條件下的節(jié)電率統(tǒng)計，從表4可知電除塵器實際消耗的功率隨著負荷和電場工況條件的變化而動態(tài)變化，機組在滿負荷運行時的節(jié)電率最低。

3.3 節(jié)能改造效益分析

表5 是 2009 年 9 月-2010 年 8 月間電除塵器總耗電量占發(fā)電量的比例，時間跨度涵蓋本次節(jié)能改造前后， 顯示了節(jié)能效果。 2009 年廠用電約為發(fā)電量的 8%， 人工控制節(jié)能后電除塵器的耗電量約占發(fā)電量的 0.2%，占廠用電 2.5%。改造后， 電除塵器耗電與發(fā)電量的占比下降到 0.13%，即電除塵器耗電占廠用電下降到 1.6%。 進一步比較 月 度 發(fā) 電 量 近 似 的 情 況 ， 如 2010 年 2 月 與2010 年 6 月比較、 2009 年 11 月 與 2010 年 7 月比較，改造后4臺機組的電除塵器月可節(jié)約電量35 萬 kWh， 年可節(jié)約電量 420 萬kWh， 按每千瓦時電價 0.4 元估算，每年可節(jié)約 168 萬元。4 臺機組電除塵器節(jié)能改造核準費用為 49萬， 改造后不到半年就可收回改造的費用。

表2 改造前3號、5號爐電除塵器運行數(shù)據(jù)

表3 3號爐電除塵器在不同負荷條件下數(shù)據(jù)

表4 3-6 號爐電除塵器在不同負荷條件下的節(jié)電率

表5 電除塵器耗電量統(tǒng)計

4 結論

本次電除塵器節(jié)能改造整體改動小，充分利用了原設備和電除塵器控制的新技術新功能，使電除塵器節(jié)能水平進一步提高。通過改造升級，克服了人工控制的不足，取得較好效果，提高了電除塵器的可靠性和穩(wěn)定性，大大減少設備損耗，延長設備壽命，減少維護量，降低維護費用。

[1]原永濤.火力發(fā)電廠電除塵技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

[2]胡 滿 銀 ， 趙 毅 ， 劉 忠.除 塵 技 術 [M].北 京 ： 華 北 電 力 學院，2007.

（本文編輯：徐 晗）

Electrostatic Precipitator Energy-saving Upgrade in 215 MW Unit

LIN Yan-min， ZHOU Yi-zhou
（Zhejiang Zheneng Zhenhai Power Generation Co.， Ltd， Ningbo Zhejiang 315208， China）

According to the operating characteristics of the electrostatic precipitator,we can greatly reduce the operating power consumption of the electrostatic precipitator and increase economic benefit using the energysaving optimization controlmethod combined with the energy-saving test.This paper analyzes the principles and the technical characteristics of the new electrostatic precipitator energy-saving technology and introduces the upgrade and application of the electrostatic precipitators for four 215 MW units of Zhejiang Zheneng Zhenhai Power Generation Co.， Ltd.

electrostatic precipitator；energy saving and consumption reduction；upgrade

X701.2

： B

： 1007-1881（2011）10-0049-04

2011-03-11

林彥旻（1976-）， 男， 浙江寧波人， 工程師， 從事電廠除灰脫硫技術管理工作。