提高火電廠除塵效率的方法

王安強

（西山熱電有限責任公司，山西 太原 030053）

·技術經驗·

提高火電廠除塵效率的方法

王安強

（西山熱電有限責任公司，山西 太原 030053）

摘 要環(huán)境保護已經成為現代企業(yè)生存發(fā)展的生命線。在大量工業(yè)廢棄物中，工業(yè)含塵廢氣對環(huán)境的污染是其主要方面之一。煤灰燃燒所產生的煙塵，不僅影響人體健康，而且給工農業(yè)生產帶來較大的經濟損失。本文分析了電廠電除塵器除塵效率的影響因素，對單相硅整流電源與三相硅整流電源進行對比，采取用三相高壓硅整流電源代替原來的單相高壓硅整流電源的技術措施，提高了電場的一次電壓及除塵效率，降低了煙塵排放濃度，滿足了環(huán)保達標的要求。同時，解決了常規(guī)單相電源不平衡的問題，符合國家節(jié)能減排產業(yè)政策。

關鍵詞電廠；電除塵；除塵效率；單相高壓電源；三相高壓電源

環(huán)境保護已經成為現代企業(yè)生存發(fā)展的生命線。在大量工業(yè)廢棄物中，工業(yè)含塵廢氣對環(huán)境的污染是其主要方面之一。煤灰燃燒所產生的煙塵，不僅影響人體健康，而且給工農業(yè)生產帶來較大的經濟損失。電除塵器是電廠主要的除塵設備之一，通過對其除塵效率影響因素的分析，如何提高除塵效率，以降低煙塵排放濃度，達到環(huán)保的要求，就成了電廠研究的一個重要課題。

1　除塵運行分析

1）電廠原有除塵設備運行概況（以西山熱電廠為例）。

該廠3×50 MW機組，三爐三機，原來每臺爐配1臺130 m3單室四電場電除塵器。400 mm同極距振打方式為側部振打，電源采用單相硅整流?，F在該廠電除塵存在設備老化、除塵效率低、電場經常跳閘、煙囪冒黑煙、極板黏灰等問題，嚴重影響了環(huán)保達標，通過對電除塵器運行情況和升壓試驗的觀測，電除塵器運行相關參數為：

煙氣量：210 000 m3／h

入口濃度：35 g／m3

煙氣流速：0.5～0.6 m／s

比積塵面積：102 m2

出口排放：70～80 mg

單電場除塵效率：78.5%

2）除塵效率低原因分析。

a）根據飛灰分析，粉塵比電阻高（二氧化硅含量近50%），黏性大，又屬低硫煤種，煙氣濕度相對較大，具有細灰多等特點。

b）高壓運行狀況。運行電壓低：一次電壓大多運行在150～200 V，二次電壓大多運行45～55 kV.運行電流：一次電流200 A左右，二次電流500 mA左右。運行導通角：50%～60%.

原因：正常運行工況下，在陰極線、集塵板上總是聚集著一層比電阻很高的粉塵層，此粉塵層是造成壓降及輸出功率不足的主要原因，也就是所謂的“阻抗不匹配”，引起除塵效果不理想的一個重要的因素就是由于這種狀態(tài)的存在。

c）通過對舊系統(tǒng)運行狀態(tài)分析，低壓振打清灰不科學，有一定黏灰現象。

原因：各電場振打周期只是通過貫用的經驗設置，無現場科學智能設定。

2　除塵改造方案

1）由于實際運行工況以及粉塵具有的特殊性，現在的單相高壓除塵設備運行工況已達極限，已達不到當前煙塵排放需求，如何通過對現有設備的改造來提高有效電流和電壓，保證足夠的電暈功率，該廠經過調查、研究，決定用三相高壓硅整流電源代替原來的單相高壓硅整流電源，改造以后，可使一次電壓從現在的150～200 V提高到300 V以上，電暈總功率提高50%以上。

2）由于電場帶電運行，所以始終有一層粉塵聚集在陰、陽極上，由于粉塵濕度大、黏性高，如不能及時清除，長時間運行很容易在極板上粘一層振打不下來的粉塵。尋求科學振打順序，同時進行高低壓聯鎖，采取降伏或對不同電場錯開進行斷電振打，清除極板上濕、黏粉塵，從而能夠有效避免起暈電壓的偏移及除塵排放無法長期保證等問題。

3）針對低壓振打清灰不利，可采取電控一體化管理模式，將高壓所有運行參數都反應到低壓PLC上，經過智能系統(tǒng)對伏安運行曲線、壓降等參數的分析，觀察判斷當前電場內部積灰情況，調整振打時序，即可避免不同的現場工況，振打清灰不利，不是振打早（二次揚塵嚴重），就是振打周期過長（容易出現電暈封閉及反電暈現象）等問題，從而提高除塵效率。

4）使用低壓智能系統(tǒng)替代原有的低壓控制設備。通過對各通道的高、低壓運行參數和控制參數的整合管理，采用觸摸屏整合對應通道的高低運行數據和控制參數，實現更科學的振打順序自動修正以及降壓斷電振打，使振打效果達到最大化。還通過對加熱控制系統(tǒng)的改造，加強對各加熱點的監(jiān)控，使保溫箱始終處于恒溫狀態(tài)，保證在電場運行中清灰效果良好，更接近空載運行工況，從而改善高壓運行工況，提高除塵效率。

5）對原有的設備、軟件進行升級改造，引入DCS的EMS能量管理系統(tǒng)，安裝在線濁度儀，可節(jié)能降耗，實現對設備的動態(tài)管理和遠程操控。

圖1　單相高壓電源控制原理示意圖

3　單相硅整流電源與三相硅整流電源對比

3.1單相高壓電源

1）單相高壓電源控制原理示意圖見圖1.

運行原理：輸入單相380 V／50 Hz工頻交流電源，在經過可控硅移相調壓、變壓器升壓、橋式整流后，變?yōu)?00 Hz的脈動電壓波形；發(fā)生閃絡如果在正半波形，在波形過零時，通過可控硅換相，就可以封鎖下一個半波的輸出，相對應如果閃絡發(fā)生在負半波時，也可以在過零點換相時封鎖下一個半波輸出的信號。單相二次電流的模擬波形圖見圖2.

圖2　單相二次電流的模擬波形圖

2）單相硅整流電源特點。

a）轉換效率低：理論上電能轉換效率70%，實際上只能達到66%左右。

b）三相電源不平衡：在實際運行中，4個電場分別使用各自獨立的三相電源，其中一個電場的三相電源輸入，只有一相電源工作，另兩相卻處于空載狀態(tài)。選用的電除塵器規(guī)格越大，存在的電源不平衡現象就越嚴重，直接影響了電網的正常穩(wěn)定的運行。1臺1 000 MA／72 kV的除塵器就有271 A的不平衡電流。

c）平均的輸出電壓低：在峰值電壓與負載二次電壓之間始終存在著25%～35%的脈動，很容易出現火花擊穿現象，從而發(fā)生低電壓／大電流，或者是高電壓／低電流的運行工況，系統(tǒng)存在阻抗不匹配現象，這些都會影響電除塵器的正常運行，提高電除塵故障率。

3.2三相高壓電源

1）輸入三相380 V／50 Hz工頻交流電源，經過6只可控硅同步移相調壓，三相整流變壓器升壓后，三相整流成一路300 Hz直流高壓信號輸出，加到電除塵器極板上。三相高壓電源二次電流的疊加波形和疊加后的實際波形圖見圖3，4.

圖3　三相高壓電源二次電流疊加波形圖

圖4　三相高壓電源二次電流的疊加后的實際波形圖

三相高壓電源控制原理示意圖見圖5.

圖5　三相高壓電源控制原理示意圖

因為三相電源各相電流、各相電壓、磁通的大小相等，相位差各為120°.在運行時，當A相正半波發(fā)生閃絡火花放電擊穿，在A相正半波過零換相時，B相的可控硅已經導通，此時輸出火花封鎖信號，可以關斷A、C相的負半波，卻無法及時關斷B相的已經導通信號，一直要持續(xù)到B相的過零點，才得以完全封鎖輸出。A相閃絡沖擊可能只是瞬態(tài)導通電流的1.5～2.0倍；但B相在A相對介質擊穿的情況下仍然是持續(xù)導通的，相當于擊穿的強度被大大加強，所以實際上由閃絡火花產生的瞬態(tài)沖擊電流，有可能是瞬態(tài)導通電流的3.0～5.0倍，給控制系統(tǒng)帶來明顯的劇烈干擾。因此，三相高壓電源最核心的技術，就是在強干擾沖擊，強火花沖擊下，提高抗干擾能力，實現可靠動態(tài)的火花閃絡控制技術。

2）三相高壓電源的主要特點。

a）功率因數高。采用完全的三相調壓、升壓、整流，功率因數≥95%，電網無功損耗最小；能有效地克服當前單相電除塵高壓電源功率因數低（≤70%）、缺相損耗、電網不平衡供電等的弊端，減少了無謂的損耗，保證了電網的安全、穩(wěn)定運行。

b）輸出電壓高。通過計算，三相／單相的額定輸出平均電壓之比：U3d＝1.35U1d，三相比單相的額定輸出平均電壓高30%～38%.三相輸出電壓接近純直流信號，可實現最佳火花跟蹤控制。輸出電壓提高等效于提高了電場強度，從而有效地提高荷電粉塵的驅進速度，提高除塵效率。

c）三相電源平衡。因為在實際運行中，單相電源始終用一相，另兩相處于空載狀態(tài)，不平衡電流可達幾百安以上，而三相電源各相電壓、電流、磁通的大小都相等，相位差120°.任何時候電網都處于平衡狀態(tài)，是最科學合理的用電模式。

d）節(jié)能效果好。三相／單相額定輸入電流之比：I3d＝I1d／1.732，輸入電流減小，單臺額定輸入電流可減小幾百安培，轉換效率比單相電源提高25%，三相完全平衡輸入，所有這些因素都可以帶來明顯的節(jié)能效果。

4　結 語

1＃除塵系統(tǒng)改造后，與2＃、3＃舊系統(tǒng)相比，提高了電暈功率，避免了反電暈現象的發(fā)生，輸出電壓明顯升高，提高了電場場強，增加了電場粉塵的荷電效果，較好的荷電效果使極板吸附能力增強，有效提高了除塵效率，極板振打清灰效果明顯，沒有發(fā)生電場跳閘現象，煙塵出口排放達到50 mg以下，滿足了環(huán)保達標的要求。另外，三相高壓電源的使用，解決了常規(guī)單相電源不平衡的問題，符合國家節(jié)能減排產業(yè)政策。

參 考 文 獻

［1］ 中國環(huán)保產業(yè)協會電除塵委員會.瞄準節(jié)能減排，積極推進電除塵電源技術創(chuàng)新［N］.中國環(huán)境報，2010－12－20（2）.

［2］ 黎在時.電除塵器的選型安裝與運行管理［M］.北京：中國電力出版社，2005：224－227.

［3］ 郭 俊，盧 剛.電除塵高頻電源的研制與應用［G］.石家莊：第十二屆全國電除塵學術會議論文集，2007：329－332.

［4］ 萬國新，王大明，彭彩凰.電除塵器效率低原因分析及對策［J］.江西電力，2006（06）：42－43.

中圖分類號：TD612

文獻標識碼：B

文章編號：1672－0652（2015）02－0013－03

收稿日期：2014－12－16

作者簡介：王安強（1968—），男，山西平遙人，1994年畢業(yè)于山西礦業(yè)學院，工程師，主要從事電廠生產技術管理工作（E－mail）wanganqiang1234＠163.com

A Method to Improve the Dust Removal Efficiency of Coal－fired Power Plants

WANG Anqiang

AbstractEnvironmental protection has become the lifeline of survival and development in modern enterprises.Industrial waste gas containing dust is one main pollution factor to environment in the large number of industrial waste.Ash generated by combustion of soot not only affects human health but also brings large economic damage to industrial and agricultural production.Analyzes the influencing factors of the dust removal efficiency of electric precipitator in coal－fired power plants，compares single phase silicon eliminator power supply with three－phase silicon eliminator power supply，adopts the technical measures of three phase high voltage silicon eliminator supply to take the place of single－phase high voltage silicon eliminator supply，increases the primary voltage and dust removal efficiency，reduces the smoke emission concentration，satisfies the requirement of environmental protection.At the same time，solves the problem of conventional single phase power imbalance，conforms to the national industrial policy of energy conservation and emission reduction.

Key wordsPower plants；Electric precipitation；Dust removal efficiency；Single phase high voltage power supply；Three phase high voltage power supply