1000MW燃煤機(jī)組電除塵深度節(jié)能技術(shù)研究及應(yīng)用

邵 煒，張 濤，王旭東，徐勛卿 (國電浙江北侖第三發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315800)

0 引言

北侖電廠三期機(jī)組裝機(jī)容量2×1000MW，分別于2008年12月份、2009年6月份投入運(yùn)行。每臺機(jī)組配置由浙江菲達(dá)環(huán)保股份有限公司設(shè)計制造的2臺三室三通道五電場電除塵器，設(shè)計最大煙氣流速為0.85m/s，設(shè)計除塵效率99.75%。電除塵陽極板采用480C鋼性極板，陰極線前三個電場采用RSB和RSB-芒刺線、后二個電場采用高鎳不銹鋼螺旋線。陽極振打采用側(cè)面?zhèn)鲃訐媳坼N振打，陰極振打采用頂部傳動側(cè)面二層撓臂錘振打。電除塵共有60只灰斗，灰斗加熱采用管式空間電加熱。電除塵電控系統(tǒng)由浙江金華佳環(huán)公司生產(chǎn)，高壓供電裝置采用JH3000型控制系統(tǒng)，低壓設(shè)備采用DJ96控制系統(tǒng)，其監(jiān)控范圍為高壓直流供電裝置、低壓供電裝置、加熱器、整流變、灰斗料位和溫度、電除塵出口煙塵濃度和進(jìn)出口煙道溫度等。電除塵出口設(shè)置6套煙塵濃度測量裝置。

投產(chǎn)初期北侖電廠三期電除塵器月耗電量為70萬～90萬(kW·h)，其中電場高壓設(shè)備月用電50萬～70萬(kW·h)、低壓設(shè)備(振打、灰斗加熱、瓷套加熱、瓷軸加熱)月用電約20萬(kW·h)。隨著社會節(jié)能降耗和環(huán)境保護(hù)重視程度的提高，電除塵設(shè)備既要科學(xué)地減少煙塵的排放量，也要在滿足除塵效率前提下有效降低電除塵能耗。2009年開始對電除塵設(shè)備進(jìn)行了技改及運(yùn)行方式優(yōu)化，取得了預(yù)期目標(biāo)。目前電除塵器運(yùn)行正常，出口煙塵濃度能控制在30mg/m3以內(nèi)，電除塵廠用電率最低達(dá)到0.02%。

1 電除塵電場供電方式優(yōu)化

在機(jī)組調(diào)試期間選用電除塵電場控制器自帶的供電方式進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行工況變化時，人工設(shè)置控制器參數(shù)適應(yīng)工況的變化。該廠電除塵電場控制器主要運(yùn)行方式有：(1)火花率整定控制方式。適用于粉塵濃度高、容易產(chǎn)生電暈閉塞、除塵效率低的場合，它能加強(qiáng)粉塵荷電，提高除塵效率。但這種控制方式消耗的電能較大；(2)簡易脈沖和間歇供電控制方式，可靈活設(shè)置占空比、幅度比、雙半波和單半波供電等多種模式；(3)臨界反電暈控制。這種控制方式能保證設(shè)備工作在臨界反電暈狀態(tài)，其特性以較少的電壓損失優(yōu)于簡易脈沖和間歇供電控制方式。與常規(guī)供電方式比較，具有明顯的節(jié)能優(yōu)點(diǎn)，除塵效率較高。

北侖電廠三期2×1000MW機(jī)組在調(diào)試期間單臺機(jī)組電除塵月電耗約在120萬(kW·h)，對三期電除塵供電控制方式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整后，月電耗可以控制在68.8萬(kW·h)以內(nèi)。

2 電除塵振打方式優(yōu)化

2.1 電除塵振打時序調(diào)整

電除塵器振打周期設(shè)定要求：同一個電場的陰陽極不能同時振打，二個相鄰電場的陽極不能同時振打。根據(jù)振打周期調(diào)節(jié)的基本要求，并綜合考慮降低振打頻率、減緩振打裝置磨損、減少飛灰二次飛揚(yáng)等因素，三期機(jī)組電除塵器在燃煤應(yīng)用基灰份20%左右時，各電場振打時間調(diào)整為：陽、陰極振打時間均為2.5min(2012年陰打時間改為1min)；一電場陽、陰極振打間隔時間為2.5min；二電場陽、陰極振打間隔時間為2.5min；三電場陽、陰極振打間隔時間為7.5min；四電場陽、陰極振打間隔時間為12.5min；五電場陽、陰極振打間隔時間為27.5min。

電除塵按以上振打時序投用后，電場各參數(shù)運(yùn)行正常，五電場無二次飛揚(yáng)的現(xiàn)象，出口煙塵濃度控制在50mg/m3內(nèi)，且數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

2.2 電除塵降壓振打應(yīng)用

降壓振打的基本原理是：電場處于運(yùn)行狀態(tài)下，降低電場陰陽極間的電壓，減少電場力，此時粉塵的附著力比較弱，當(dāng)電場進(jìn)行振打清灰時，容易把粉塵完全振落，清灰效果明顯提高。程序設(shè)計中降壓的時序、間隔、周期都可以與振打有機(jī)的配合，并且可以根據(jù)不同煤種對各項數(shù)據(jù)調(diào)整，以達(dá)到最佳效果。降壓過程中由于電場輸出的電壓低無法捕捉灰塵，因此在前級電場降壓振打的時候后級電場不能進(jìn)行降壓振打，并且在同側(cè)五個電場中最多只能有兩個可以同時進(jìn)行降壓振打。

北侖電廠電除塵降壓振打程序：降壓振打分時段進(jìn)行，且在降壓振打時段內(nèi)，設(shè)定降壓振打的周期，同時降壓值可以進(jìn)行設(shè)定。不同的電場，可以根據(jù)積灰的情況，設(shè)置不同降壓振打周期，如前幾個電場粉塵多而周期短，后幾個電場因粉塵少而周期長。降壓振打投用后效果較佳：二次參數(shù)能升得更高，有利除塵效率的提高。

供電方式的調(diào)整、振打時序調(diào)整及降壓振打應(yīng)用，提高了電除塵極板、極線的清潔程度，使電除塵電場的運(yùn)行工況更加穩(wěn)定，保證了電除塵出口煙塵滿足環(huán)保需要。

3 電除塵閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用

為了更好地解決整個除塵器的最佳供電及節(jié)能問題，采用了煙氣出口濃度來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，最大限度的提高除塵效率和節(jié)約能耗。電除塵器閉環(huán)控制能根據(jù)不同運(yùn)行工況，根據(jù)出口煙氣濃度調(diào)整電場的供電能量。在整個閉環(huán)自動調(diào)整過程中，根據(jù)電場的次序不同，調(diào)整的方式和運(yùn)行參數(shù)調(diào)整幅度也不相同。因為末電場對前級電場由于振打而引起的二次揚(yáng)塵有最后捕捉作用，因此末電場的運(yùn)行電壓不應(yīng)太低，在調(diào)整過程中，末電場調(diào)整有別于其它電場。電場參數(shù)的自動調(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，根據(jù)出口煙塵濃度的變化情況，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。

以下兩種電場運(yùn)行工況，采用閉環(huán)控制的節(jié)能效果最為明顯：一是二次電流隨二次電壓增大而緩慢增大，但達(dá)到某一值時，二次電流迅猛增大，此時二次電壓增加很小。此種情況下，末端增加的電流，對除塵效率的貢獻(xiàn)很少，能耗與除塵效率不成比例。結(jié)合出口煙塵濃度的變化，閉環(huán)控制可以找到一個效率與能耗的最佳結(jié)合點(diǎn)，使電場運(yùn)行在較低能耗而能滿足除塵效率的要求；二是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，如果電場運(yùn)行在反電暈的情況下，除塵效率往往較低，較大的電場輸入供率反而可能降低了除塵效率。此時，閉環(huán)控制會在拐點(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。

從電除塵電量的統(tǒng)計數(shù)分析，與高壓控制柜供電方式結(jié)合并投入閉環(huán)控制系統(tǒng)的電除塵每月可以節(jié)電30%左右。

4 電除塵采用高頻電源

電除塵器采用高頻電源后除了節(jié)能效果佳外、還可以改善除塵器的除塵效率。7號機(jī)組在2011年4月進(jìn)行了高頻電源改造。高頻電源采用后的效果：從5月12日開始對7號機(jī)電除塵數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計，并與6號機(jī)的電除塵進(jìn)行對比，在保持電除塵出口煙塵基本相同的情況下節(jié)能效果比較明顯，初步估算在6號機(jī)電除塵原有節(jié)能的基礎(chǔ)上還可以降低35%～50%電量。圖1是北侖電廠6號、7號機(jī)級電除塵器變電流對比示意。

圖1 6、7號機(jī)級電除塵器變電流對比分析

變壓器電流值包含了振打、加熱及暖通照明等設(shè)備的電流值。從圖中可知，7號機(jī)組電除塵器的運(yùn)行電流遠(yuǎn)低于6號機(jī)組的，說明高頻電源的應(yīng)用達(dá)到節(jié)能效果。采用高頻電源后電除塵器用電率降至0.05%，月節(jié)電20萬(kW·h)。

5 電除塵灰斗、瓷套電加熱器改為蒸汽加熱

投運(yùn)以上運(yùn)行方式后，三期機(jī)組電除塵器月電耗控制在30萬(kW·h)以下，從電除塵的運(yùn)行參數(shù)上看，現(xiàn)運(yùn)行工況中主要的用電還是在電加熱器用戶。電除塵共60只灰斗，每個灰斗下部3個面各裝一組電加熱器；每組電加熱器功率為3×1.5kW，將灰斗夾層空氣溫度維持在90～120℃。電除塵器每個電場有4個懸吊瓷套，共120只瓷套，為防止瓷瓶結(jié)露，每個瓷套小室內(nèi)有一個電加熱器，將瓷套小室溫度維持在90～120℃?；叶贰⒋商纂娂訜崞?，平均功率約為額定功率的60%，每臺機(jī)組電除塵器灰斗電熱器、瓷套電加熱器的平均功率為243kW，月平均電耗17.5萬(kW·h)。

2012年2月份6號機(jī)組電除塵灰斗、瓷套電加熱器改為蒸汽加熱投入運(yùn)行，電除塵廠用電率降至0.02%，月節(jié)電15萬(kW·h)～20萬(kW·h)，達(dá)到預(yù)期效果。

6 電除塵節(jié)能情況分析

通過以上改造及運(yùn)行方式調(diào)整后，三期1000MW機(jī)組電除塵節(jié)能運(yùn)行取得了很好的效果。在機(jī)組調(diào)試期間，電除塵月電耗在90萬(kW·h)以上；2009年10月起，6號機(jī)組電除塵器對振打時序、電場控制方式進(jìn)行了調(diào)整，電除塵月電耗降至68萬(kW·h)，廠用電率降至0.1%～0.15%；2010年1月起，6號機(jī)組電除塵器開始采用了降壓振打、閉環(huán)控制，電除塵器月電耗降至45萬(kW·h)，廠用電率約為0.085%，并在7號機(jī)組同步實(shí)施；2011年4月、2012年2月分別對2臺機(jī)組電除塵器進(jìn)行了高頻電源改造，月電耗降至30萬(kW·h)，廠用電率降至0.05%；2012年2月6號機(jī)組電除塵器灰斗、瓷套加熱器電改汽，電除塵電耗進(jìn)一步降低，月電耗12萬(kW·h)，廠用電率0.02%。

7 結(jié)語

在保證電除塵本體運(yùn)行正常的情況下，浙江北侖所述的電除塵電場供電方式優(yōu)化、電除塵振打方式優(yōu)化、電除塵閉環(huán)控制技術(shù)、電除塵高頻電源技術(shù)、電除塵灰斗、瓷套蒸汽加熱技術(shù)組合集成應(yīng)用使電除塵運(yùn)行工況更趨穩(wěn)定，能把電除塵出口煙塵濃度控制在30mg/m3以內(nèi)，電除塵器的運(yùn)行電耗大幅度下降，節(jié)能效果明顯。

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