新型電控提效節(jié)能技術(shù)在300MW火電機組的應(yīng)用

李仁貴，鄭國強

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

新型電控提效節(jié)能技術(shù)在300MW火電機組的應(yīng)用

李仁貴，鄭國強

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

電除塵器的運行效果依賴于本體和電控系統(tǒng)的有效配合，電控系統(tǒng)對除塵器的除塵效率、運行能耗的作用日益凸顯。文章結(jié)合太鋼能源動力總廠1#機組300MW電除塵器電控設(shè)備提效節(jié)能的改造實例，介紹了高頻電源、脈沖電源的應(yīng)用情況，通過現(xiàn)場綜合調(diào)試，實現(xiàn)了提高電除塵效率的同時大幅度降低電除塵運行能耗的良好效果。

電除塵器；高頻電源；脈沖電源；提效節(jié)能

1 引言

高壓靜電除塵器因除塵效率高、維修便利等因素，已成為除塵行業(yè)的主要產(chǎn)品之一。《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中規(guī)定，一般地區(qū)燃煤鍋爐煙囪煙塵排放限值為30mg/Nm3，重點地區(qū)燃煤鍋爐煙囪排放限值為20mg/Nm3；新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）明確規(guī)定，到2016年，我國所有地級以上城市按照新修訂的標(biāo)準(zhǔn)檢測和評價環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，并向社會公布結(jié)果。燃煤鍋爐滿足新《環(huán)境保護(hù)法》要求，實現(xiàn)低濃度粉塵排放，對企業(yè)已經(jīng)刻不容緩。本文結(jié)合太鋼能源動力總廠1#爐300MW機組電除塵器的電控提效節(jié)能改造實例，對電除塵器提效節(jié)能改造的效果進(jìn)行了分析。

2 太鋼能源動力總廠1#爐情況

太鋼能源動力總廠1#爐300MW機組，于2010年12月底投入運營，除塵器本體為雙列雙室五電場電除塵器，陽極板采用大C型結(jié)構(gòu)，一、二、三電場的陰極線采用RSB芒刺線，四、五電場陰極線采用螺旋線。電除塵器配20套1.2A/72kV單相工頻高壓硅整流設(shè)備。日常運行能實現(xiàn)電除塵器出口排放煙塵濃度≤50mg/m3，6kV除塵變耗電量為1839kW·h。

3 改造方案

鑒于單相工頻電源的局限性，1#爐電除塵器的排放濃度已無法滿足新的環(huán)保排放要求。隨著除塵電控技術(shù)的發(fā)展，高頻電源、脈沖電源等高效電源成功應(yīng)用，為電除塵器的低濃度排放、節(jié)能運行提供了更多選擇。太鋼能源動力總廠項目組經(jīng)多方調(diào)研及反復(fù)論證，最終確定了高頻電源和脈沖電源改造加除塵器檢修的方案，以實現(xiàn)除塵器出口排放濃度≤20mg/Nm3。

1#爐原計算機監(jiān)控系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)不穩(wěn)定，僅能在上位機系統(tǒng)中查看電除塵高壓運行參數(shù)，無法實現(xiàn)電除塵系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動節(jié)能；原單相工頻電源動力電纜為2芯電纜，而改造后的高頻電源及脈沖電源采用三相供電，綜合考慮各方因素，決定將動力電纜更換成3芯電纜，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

改造工程主要對1#爐兩臺電除塵器20個電場的工頻高壓電源進(jìn)行改造，將一、二、三電場工頻電源改造為高頻高壓電源，四、五電場改造為脈沖電源，同時對電除塵本體內(nèi)設(shè)備進(jìn)行檢修，并將機組負(fù)荷信號及除塵器出口粉塵濃度引入電除塵監(jiān)控系統(tǒng)（IPEC）中進(jìn)行控制，具體改造方案如下：1）一、二、三電場改造成高頻電源，四、五電場改造成脈沖電源；2）升級改造低壓振打/加熱控制系統(tǒng)，增加“復(fù)合功率振打”功能；高頻電源和脈沖電源為振打系統(tǒng)提供工作電源并實現(xiàn)對振打電機的控制，“復(fù)合功率振打”有利于振打清灰，提高除塵效率；3）對本體進(jìn)行檢修；4）通訊系統(tǒng)采用雙光纖冗余架構(gòu)，并將除塵器電控運行參數(shù)傳送至省環(huán)保局監(jiān)控系統(tǒng)，實時同步監(jiān)控；5）上位機系統(tǒng)進(jìn)行IPEC節(jié)能控制升級系統(tǒng)改造，針對高頻電源和脈沖電源控制特性，結(jié)合機組負(fù)荷及除塵器出口粉塵排放情況，實現(xiàn)自動節(jié)能。改造后的IPEC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

4 施工及調(diào)試

根據(jù)太鋼能源動力總廠的檢修工期安排，停機時間確定后，工程技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場情況，制定了詳細(xì)計劃。經(jīng)過精心施工，根據(jù)計劃節(jié)點驗收、冷態(tài)/熱態(tài)調(diào)試等多個環(huán)節(jié)，項目的改造工作順利完成。主要為：1）拆除原有的20套工頻電源的整流變壓器及配電柜；2）拆除原有的20套工頻電源動力電纜；3）在配電室新安裝12套高頻電源及8套脈沖電源配電柜；4）在除塵器頂部安裝就位12套高頻電源；5）拆除4～5電場8臺隔離開關(guān)柜，新裝8臺“二進(jìn)一出”隔離開關(guān)柜；6）在除塵器頂部安裝就位8套脈沖電源；7）重新敷設(shè)12套高頻電源及8套脈沖電源動力電纜、復(fù)合功率振打電纜、通訊電纜等；8）架設(shè)高頻電源、脈沖電源、低壓PLC等設(shè)備通訊網(wǎng)絡(luò)及敷設(shè)必要的光纖；9）系統(tǒng)調(diào)試（冷態(tài)調(diào)試、熱態(tài)調(diào)試）。

1#爐高頻電源、脈沖電源及IPEC系統(tǒng)投運后，參照除塵器出口在線粉塵儀的監(jiān)測信號，深度優(yōu)化調(diào)節(jié)高頻電源和脈沖電源、振打參數(shù)，最終確定IPEC系統(tǒng)的各級高/低壓設(shè)備節(jié)能運行參數(shù)，確保煙氣排放低于20mg/Nm3，電除塵電控系統(tǒng)節(jié)能率大于30%。

5 改造后的高壓運行數(shù)據(jù)（見下表）

測試數(shù)據(jù)表

6 改造后效果

太鋼能源動力總廠1#爐300MW機組電除塵器于2015年7月完成了改造調(diào)試工作。節(jié)能系統(tǒng)可根據(jù)機組負(fù)荷及出口粉塵排放濃度，自動調(diào)節(jié)各高頻電源、脈沖電源和振打設(shè)備運行參數(shù)，整個控制過程全部由IPEC節(jié)能控制系統(tǒng)自動實現(xiàn)，減少了人為因素對電除塵器運行造成的影響，電除塵器既節(jié)能穩(wěn)定運行，又滿足達(dá)標(biāo)排放。

脈沖電源工作時，須充分考慮后級電場粉塵濃度低、粒徑小的特性，既要保證微細(xì)粉塵有足夠的驅(qū)進(jìn)速度，又要降低脈沖電源的運行功耗。脈沖電源可輕易實現(xiàn)高峰值電壓穩(wěn)定運行，綜合考慮基礎(chǔ)電源和脈沖電源的互補優(yōu)勢，可以保證足夠高的峰值電壓（基礎(chǔ)電壓+脈沖電壓）；考慮到脈沖電源斷續(xù)供電的特性，為滿足微細(xì)粉塵荷電捕集的要求，基礎(chǔ)電源電壓不宜調(diào)整得過低，否則會影響收塵效率。

圖2為現(xiàn)場脈沖電源運行在基礎(chǔ)電壓50kV、脈沖電壓55kV、脈沖寬度85μS時的波形。

圖2 電源運行時的波形

2015年7月，經(jīng)過華北電科院對1#爐電除塵性能測試，改造后的電除塵器出口排放粉塵濃度為17.8mg/Nm3，除塵效率為99.93%，運行功耗也大幅降低。改造前1#爐電除塵器運行功耗為1839kW·h，改造后1#爐電除塵器運行功耗1148kW·h，整臺電除塵器節(jié)約電耗為691kW·h，節(jié)電率為37.6%。按機組年運行6000小時，每度電0.35元計算，1#機組電除塵器每年可節(jié)電414.6萬kW·h，節(jié)約資金145.1萬元。

7 結(jié)語

太鋼能源動力總廠1#爐300MW機組電除塵器電控系統(tǒng)的改造，不僅提高了除塵效率，而且大大降低了電除塵器電耗，降低了廠用電量，同時提高了電除塵器的運行自動化水平及可靠性，有助于減少設(shè)備維護(hù)量，降低設(shè)備維護(hù)費用。高頻電源、脈沖電源、節(jié)能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，為火電廠進(jìn)一步節(jié)能減排改造提供了良好的借鑒。

[1]福建龍凈環(huán)保股份有限公司.高頻高壓電源設(shè)備使用說明書[Z].2006.

[2]福建龍凈環(huán)保股份有限公司.脈沖高壓電源設(shè)備使用說明書[Z].2014.

Application of New Type Technology of Electric Control, Efficiency-raising & Energy Saving in 300MW Power Generating Set

LI Ren-gui, ZHENG Guo-qiang
(Fujian Longking Environmental Protection Co., Ltd, Fujian Longyan 364000, China)

The operation effect of ESP relies on the effective coordination of reality and electric control system. The electric control system shows the increasing protruding for the role of dust removal efficiency and operation energy consumption. The paper introduces the applications of high frequency power source and pulse power source based on the reform example of efficiency-raising and energy saving of electric control equipment of 300MW ESP in 1# generating set of Taiyuan Iron and Steel General Plant of Energy Power. Based on the comprehensive tests on site, ESP efficiency is improved and the operation energy consumption of ESP decreases at the great range.

ESP; high frequency power source; pulse power source; efficiency-raising and energy saving

X773

A

1006-5377（2017）06-0044-03