燃煤電廠鍋爐電除塵器控制優(yōu)化降低粉塵排放

吳祖達(dá)

摘 要 本文介紹了燃煤電廠電除塵器工作原理，以華陽(yáng)電業(yè)有限公司燃煤電廠鍋爐電除塵控制系統(tǒng)改造為實(shí)例，詳細(xì)論述了電除塵控制系統(tǒng)優(yōu)化的配置、功能、投運(yùn)實(shí)驗(yàn)、使用效果等。其中重點(diǎn)突出了電除塵控制系統(tǒng)改造優(yōu)化，達(dá)到降低粉塵排放和節(jié)能的要求。

關(guān)鍵詞 鍋爐；電除塵器控制系統(tǒng)；節(jié)能；環(huán)保

中圖分類號(hào) TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）160-0169-01

電除塵器的工作原理是煙氣通過(guò)電除塵器主體結(jié)構(gòu)前的煙道時(shí)，含塵氣體在高壓強(qiáng)電場(chǎng)中空氣分子被電離為正離子和電子，由于正、負(fù)電荷相互吸附作用，帶負(fù)電荷電子奔向陽(yáng)極板過(guò)程中遇到塵粒，使塵粒帶負(fù)電吸附到陽(yáng)極板被收集，煙氣中的顆粒煙塵吸附在陽(yáng)極板上，通過(guò)定時(shí)打擊陽(yáng)極板，使具有一定厚度的煙塵在自重和振動(dòng)的雙重作用下跌落在電除塵器結(jié)構(gòu)下方的灰斗中，從而達(dá)到清除煙氣中的煙塵的目的。

華陽(yáng)電業(yè)有限公司燃煤鍋爐電除塵控制器采用ALSTOM公司生產(chǎn)的EPICⅡ控制器，該控制器為20世紀(jì)90年代投放市場(chǎng)，于我廠已運(yùn)行10～15年，故障率逐年上升，多臺(tái)電除塵監(jiān)控上位機(jī)出現(xiàn)不明原因異常報(bào)警；且該控制器技術(shù)相對(duì)落后，已不能滿足日益重視環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)的國(guó)家節(jié)能減排要求。

將我廠電除塵控制器EPICⅡ升級(jí)改造為性能先進(jìn)的EPICⅢ，不僅能降低電除塵出口粉塵濃度排放，比改造前降低12mg/Nm3，且降低電除塵電耗約50%，達(dá)到降低粉塵排放和節(jié)能的要求。

1 電除塵控制系統(tǒng)改善

1.1 改善功能

ALSTOM公司生產(chǎn)之EPICⅢ可以同時(shí)控制和優(yōu)化高低壓控制，包括變壓器，振打，加熱，輸灰等，采用火花處理、充電優(yōu)化、濁度優(yōu)化、降功率振打等軟件包，可以有效降低排放、提高效率、降低能耗。其中最重要改善功能如下。

1.1.1 有效二次側(cè)輸出最佳電流和充電比優(yōu)化

根據(jù)每個(gè)電場(chǎng)粉塵濃度的變化計(jì)算二次側(cè)輸出的最佳電流和充電比，并根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出較為優(yōu)化的供電方式進(jìn)行供電，充分利用了除塵器特性進(jìn)行收塵，使得排放最小化，節(jié)電效果最佳。

1.1.2 降功率振打

高低壓設(shè)備的控制一體化設(shè)計(jì)。振打時(shí)，控制器降低二次電流輸出，改變收塵極對(duì)灰塵的吸附力，提高電除塵收塵效率，同時(shí)降低了振打期間電除塵變壓器裝置的功耗。振打結(jié)束時(shí)二次電流自動(dòng)恢復(fù)正常水平。

1.2 控制模塊硬件改善

將燃煤鍋爐電除塵控制器升級(jí)為EPICⅢ，只需在控制柜上更換控制器，回路適當(dāng)修改，其它設(shè)備不需改變，改善簡(jiǎn)單。

1.3 控制模塊軟件改善

升級(jí)改善后原有的控制部分會(huì)被劃分為兩個(gè)獨(dú)立的部分，分別可以控制。EPICⅢ繼續(xù)控制原高壓控制柜內(nèi)的設(shè)備，取消了與GATEWAY的通訊功能；增加一臺(tái)新的上位機(jī)專門用于EPICⅢ控制器與上位機(jī)的通訊和監(jiān)控，而原上位機(jī)繼續(xù)保留，主要監(jiān)控電加熱和灰斗料位信號(hào)。

2 電除塵 EPICⅢ改善后試驗(yàn)

2.1 電場(chǎng)陰陽(yáng)極振打電機(jī)、電加熱器試驗(yàn)

在完成控制系統(tǒng)模塊之后，開(kāi)始電場(chǎng)陰陽(yáng)極振打、電加熱器試驗(yàn)。陰陽(yáng)極振打電機(jī)的試驗(yàn)是為測(cè)試振

打電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否正確，并同時(shí)檢查電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的三相電流分別是多少。從而來(lái)判斷機(jī)械安裝情況。電加熱測(cè)試是通過(guò)測(cè)試電加熱器在工作時(shí)的運(yùn)行電流情況。通過(guò)檢查一切設(shè)備運(yùn)行正常。

2.2 EPICⅢ工頻電源空載升壓試驗(yàn)

在完成所有低壓部分調(diào)試之后，開(kāi)始系統(tǒng)的冷態(tài)升壓調(diào)試。在升壓調(diào)試前鎖閉所有人孔門。對(duì)每個(gè)電場(chǎng)進(jìn)行了絕緣性能測(cè)試。并提前連續(xù)投入了4個(gè)小時(shí)的電加熱系統(tǒng)，進(jìn)行冷態(tài)升壓試驗(yàn)。

3 電除塵 EPICⅢ參數(shù)優(yōu)化

在完成了空載電場(chǎng)升壓試驗(yàn)之后，進(jìn)行的是熱態(tài)參數(shù)的優(yōu)化。在熱態(tài)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一電場(chǎng)在相同100mA的輸出情況下，帶載比空載情況下，二次電壓提升了14kV～16kV。二電場(chǎng)在相同300mA的輸出情況下，帶載比空載情況下，二次電壓提升了4kV～5kV。而后三級(jí)電場(chǎng)的二次電壓并未有相對(duì)的提升，是由于后級(jí)粉塵濃度大幅下降，更多的是高比電阻粉塵和細(xì)小粉塵。所以在第4級(jí)電場(chǎng)投運(yùn)1：3脈沖模式，第5級(jí)電場(chǎng)投運(yùn)1：7脈沖模式。在使用脈沖模式之后除塵的能耗從476kW降低到230kW。

在后續(xù)的優(yōu)化中繼續(xù)考慮從第3級(jí)電場(chǎng)開(kāi)始投用脈沖供電模式，達(dá)到減排和節(jié)能的效果。采用調(diào)試的方式如下：

第3級(jí)電場(chǎng)可以采用1：3的脈沖供電。

第4級(jí)電場(chǎng)可以采用1：5或1：7的脈沖模式。

第5級(jí)電場(chǎng)可以采用1：7或1：9的脈沖模式。在使用高脈沖模式之后一定會(huì)的電除塵的能耗有所降低，

但是需要一個(gè)長(zhǎng)的周期來(lái)觀察是否對(duì)排放產(chǎn)生了負(fù)面的影響。在更改過(guò)一次脈沖設(shè)置之后，運(yùn)行一周的時(shí)間來(lái)觀察除塵排放的情況。當(dāng)然在某一級(jí)電除塵發(fā)生電場(chǎng)內(nèi)部短路的情況時(shí)，需調(diào)整后級(jí)的脈沖供電比值來(lái)達(dá)到穩(wěn)定排放的效果。

為了更好的達(dá)到一種智能控制的效果，可以采用濁度控制加上鍋爐負(fù)荷控制，雙重控制的方式來(lái)節(jié)能。

使用鍋爐負(fù)荷的4mA～20mA信號(hào)來(lái)控制電除塵的前兩級(jí)電場(chǎng)，在鍋爐負(fù)荷高時(shí)前兩級(jí)電場(chǎng)更高的輸入能量保證排放，而后3級(jí)電場(chǎng)可以采用煙塵濁度4mA～20mA信號(hào)來(lái)控制，同樣當(dāng)檢測(cè)到煙塵排放高時(shí)增加后3級(jí)的二次電流來(lái)穩(wěn)定排放。這些4mA～20mA的模擬量信號(hào)可以分別輸入到某2個(gè)控制器中，然后在控制器內(nèi)配置相應(yīng)的控制方式。從而達(dá)到一個(gè)雙閉環(huán)節(jié)能減排控制的效果。

4 電除塵優(yōu)化改善后效益分析

1）通過(guò)升級(jí)改善，消除了不明異常報(bào)警，通訊功能正常。

2）2014年8月對(duì)各機(jī)組電除塵進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果顯示，升級(jí)改善后的電除塵出口平均濃度降低，比改善前降低12mg/Nm3，基本上能滿足目前國(guó)家環(huán)保30mg/Nm3要求。

優(yōu)化前后工況對(duì)比圖如表1。

3）升級(jí)改善前后電耗對(duì)比，如表1，經(jīng)修改第三、第四、第五電場(chǎng)充電比，分別由1：1、1：3、1：5改為1：3、1：5、1：7電耗降低了246kW，約為改善前的50%。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)華陽(yáng)電業(yè)有限公司燃煤電廠鍋爐電除塵控制器的升級(jí)改造，不僅解決了因運(yùn)行年限久引起的不明報(bào)警及通道故障問(wèn)題，而且降低了電除塵出口排放濃度，降低電除塵電耗約50%，達(dá)到降低粉塵排放和節(jié)能的要求，帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益，符合當(dāng)前國(guó)家節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]ALSTOM公司電除塵器使用手冊(cè)，2014.

[2]華陽(yáng)電業(yè)有限公司電除塵器調(diào)試報(bào)告，2014.