大型火電機(jī)組電除塵節(jié)能控制優(yōu)化

孫 波，王 會(huì)

（國(guó)華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315612）

電除塵器作為大氣治理的主要設(shè)備在燃煤發(fā)電廠安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮著重要的作用。電除塵耗電較大，而造成電能消耗較大的原因是電除塵控制方式的調(diào)整與實(shí)際工況存在著嚴(yán)重的脫節(jié)，人工調(diào)整無法滿足實(shí)際運(yùn)行的需要，為了使電除塵控制方式與實(shí)際工況相適應(yīng)，國(guó)華寧海發(fā)電B廠2×1 000 MW超超臨界機(jī)組采用了電除塵閉環(huán)控制，在滿足環(huán)境要求的同時(shí)，最大限度地節(jié)約了電能。

1 高壓供電方式與節(jié)能

決定電除塵器除塵效率高低的因素有很多，如粉塵本身的特性和除塵器本體的結(jié)構(gòu)特性等。在特定的粉塵及除塵器情況下，電氣控制特性是影響除塵效率的重要因素。針對(duì)不同的工況，采用不同供電方式及供電功率，可以最大限度地提高除塵效率和節(jié)約電能。

一般情況下，電場(chǎng)供電單元能保證該單元最佳的供電方式及輸出功率，但對(duì)除塵器整體而言，并不一定是最佳供電方式。采用以電除器出口煙氣濁度的大小來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，可以很好地解決除塵器的最佳供電問題。

電除塵器閉環(huán)控制根據(jù)不同工況，采取不同的控制方式。電場(chǎng)運(yùn)行工況從電場(chǎng)供電參數(shù)上看，可以分為三大類情況。

（1）在整個(gè)供電過程中，二次電流的增加隨二次電壓的增大而增大，一直達(dá)到額定值或達(dá)到電場(chǎng)閃絡(luò)點(diǎn)為止，如圖1所示。此種情況，除塵效率一般是隨電場(chǎng)輸入功率增大而增高。結(jié)合濁度信號(hào)，可以通過降壓的方式來達(dá)到整體除塵效率與供電能耗的最佳平衡。

（2）電場(chǎng)二次電流隨二次電壓增大而緩慢增大，當(dāng)達(dá)到某一值時(shí)，二次電流迅猛增大，此時(shí)二次電壓增加很小，此種方式也叫最佳結(jié)合點(diǎn)方式，如圖2所示。此種情況下，末端增加的電流，對(duì)除塵效率的貢獻(xiàn)很少，能耗與除塵效率不成比例。結(jié)合濁度的變化，閉環(huán)控制可以找到一個(gè)效率與能耗的最佳結(jié)合點(diǎn)，使電場(chǎng)運(yùn)行在較低能耗狀態(tài)又能滿足除塵效率的要求。

圖1 電流隨電壓增大而增大

圖2 最佳結(jié)合點(diǎn)方式

（3）二次電流隨二次電壓增加而增加，當(dāng)達(dá)到一定的電壓后，二次電流繼續(xù)增加，而二次電壓反而下降，此種情況一般也稱為反電暈，如圖3所示。如果電場(chǎng)運(yùn)行在反電暈的情況下，除塵效率往往較低，較大的電場(chǎng)輸入功率反而可能降低了除塵效率。此時(shí)，閉環(huán)控制會(huì)在拐點(diǎn)附近尋找最佳運(yùn)行點(diǎn)，采用臨界反電暈控制方式或拐點(diǎn)電流設(shè)定以提高運(yùn)行效率并節(jié)能。

從以上3種情況看，后2種運(yùn)行工況，采用閉環(huán)控制的節(jié)能效果最為明顯。在整個(gè)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)整過程中，根據(jù)電場(chǎng)的次序不同，調(diào)整的方式和運(yùn)行參數(shù)調(diào)整幅度也不相同。因?yàn)槟╇妶?chǎng)對(duì)前級(jí)電場(chǎng)振打的二次揚(yáng)塵有最后捕捉作用，因此末電場(chǎng)的運(yùn)行電壓不應(yīng)太低。在調(diào)整過程中，末電場(chǎng)調(diào)整有別于其他電場(chǎng)。電場(chǎng)參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整一般按從后至前的順序進(jìn)行，調(diào)整參數(shù)或方式也是按逐步逼近的方法進(jìn)行，根據(jù)濁度的變化情況，逐步調(diào)整運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行方式，而不進(jìn)行大幅度一次性調(diào)整。

圖3 反電暈情況

粉塵在通過電場(chǎng)時(shí)，由于分級(jí)除塵的結(jié)果，前后電場(chǎng)的粉塵特性不同，除塵器前后電場(chǎng)的物理特性也往往不同，不同的電場(chǎng)物理結(jié)構(gòu)適合不同的粉塵，如果停用某一電場(chǎng)，某類粉塵往往會(huì)難于收集。因此在閉環(huán)控制中，一般不停用電場(chǎng)，而采用全電場(chǎng)調(diào)整。

2 問題處理

2.1 高壓柜通信故障

電除塵器高壓適配器均采用冗余配置，其中適配器分為兩個(gè)網(wǎng)段配置，但上位機(jī)與高壓側(cè)通信時(shí)常中斷，每次出現(xiàn)的情況均不相同，有時(shí)能夠讀取數(shù)據(jù)但不能寫，有時(shí)既不能讀取也不能寫，有時(shí)部分能夠讀寫等。在適配器上發(fā)命令后，以太網(wǎng)能夠正常顯示數(shù)據(jù)，說明并非以太網(wǎng)部分的問題；將高壓適配器通信電纜屏蔽層接地，力圖排除外界干擾，發(fā)現(xiàn)依然存在上述問題；最終改變了高壓適配器的網(wǎng)絡(luò)配置結(jié)構(gòu)，將冗余的配置改為單網(wǎng)，另外一個(gè)網(wǎng)段作為備用，上述問題終得到有效的解決。

2.2 濁度波動(dòng)

電除塵出口煙氣濁度波動(dòng)一直較大，短時(shí)間內(nèi)濁度顯示呈鋸齒狀波動(dòng)，濁度的頻繁波動(dòng)直接影響高壓側(cè)二次電流的頻繁調(diào)整，從而造成高壓側(cè)設(shè)備頻繁動(dòng)作，使高壓側(cè)設(shè)備使用壽命明顯縮短。為了減少濁度在短時(shí)間內(nèi)呈鋸齒狀波動(dòng)，將濁度儀和PLC控制器中的濾波時(shí)間調(diào)大，解決了濁度波動(dòng)大的問題，使?jié)岫鹊淖兓軌驖M足電除塵閉環(huán)的需要。

濁度的變化受諸多因素的影響，如負(fù)荷、測(cè)量的距離、反射孔與接收孔的位置、振打、濕度等，濕度的影響尤為明顯，每當(dāng)陰雨天濁度的波動(dòng)非常明顯。采取加裝防雨罩、吹掃反光鏡上的灰塵等防護(hù)措施后，濁度的波動(dòng)有了明顯改善。

2.3 反電暈現(xiàn)象的處理

電除塵閉環(huán)試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)電除塵B側(cè)通道出現(xiàn)反電暈情況，濁度變化情況與電除塵二次電流呈現(xiàn)正比，無法投入閉環(huán)控制，經(jīng)過長(zhǎng)期的試驗(yàn)，將高壓運(yùn)行方式由火花率整定運(yùn)行方式改為臨界反電暈控制方式，很好地抑制了除塵反電暈的產(chǎn)生。

3 閉環(huán)控制前后的節(jié)能對(duì)比

電除塵濁度閉環(huán)控制投用后，電除塵的廠用電量有了明顯的減少。圖4和圖5是某2天內(nèi)煙氣濁度及二次電流曲線。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的觀察，發(fā)現(xiàn)濁度和二次電流有如下的規(guī)律：

（1）當(dāng)實(shí)際濁度小于下限大于上限時(shí)，4個(gè)電場(chǎng)的二次電流相繼發(fā)生變化，其中一、四電場(chǎng)二次電流變化比較頻繁，起到主調(diào)節(jié)作用，可設(shè)定一、四電場(chǎng)額定電流的下限為500 mA，上限為1 000 mA（考慮電纜發(fā)熱等問題），二、三電場(chǎng)的額定電流下限為350 mA，上限為1 000 mA。

（2）二次電流的變化均以固定步長(zhǎng)的整數(shù)倍進(jìn)行增減，當(dāng)濁度在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，二次電流保持當(dāng)前值不變，當(dāng)二次電流以固定步長(zhǎng)的整數(shù)倍增減超限時(shí)，二次電流的設(shè)定選擇相應(yīng)的限值。

圖4 一、四電場(chǎng)二次電流與濁度的關(guān)系

圖5 二、三電場(chǎng)二次電流與濁度的關(guān)系

當(dāng)實(shí)際濁度超出設(shè)定的范圍時(shí)，二次電流立即發(fā)生變化，該過程中不存在時(shí)間延遲。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)采集分析，發(fā)現(xiàn)在保證環(huán)境要求的條件下，電除塵閉環(huán)控制的投入大幅度地降低了電除塵的廠用電量，每臺(tái)機(jī)組每年節(jié)能150萬(wàn)元左右。下一步計(jì)劃將負(fù)荷量或者煤量的變化引入到電除塵閉環(huán)控制中，對(duì)電除塵閉環(huán)控制進(jìn)行修正，增強(qiáng)電除塵閉環(huán)控制的精度，進(jìn)一步提高節(jié)能效果。

[1]金軍.電除塵通過CEMS煙塵濃度閉環(huán)控制與節(jié)能潛力[C]//全國(guó)600 MW機(jī)組第十三屆節(jié)能會(huì)議論文集.2009.

[2]謝祥，劉玉成.高壓脈沖供電方式在電除塵器控制中的應(yīng)用[J].浙江電力，2009，28（7）：65-68.