火電廠電除塵器電控系統(tǒng)節(jié)能研究

吳永剛

摘要：對于安全生產的燃煤火電廠與保護環(huán)境中不可缺少的重要設備：電除塵器，那么在保證達到除塵效率基礎上，能夠對電除塵器所消耗的社會經濟效益進行降低，在確保不降低除塵效率的前提下提效節(jié)能型電控設備，電除塵器的能耗大幅度地降低，達到節(jié)能。

關鍵詞： 火電廠；電除塵器；電控系統(tǒng)；提效節(jié)能

前言

電除塵器是一種環(huán)保設備，不少火電廠應用電除塵器來降低鍋爐煙塵的排放量。近年隨著國家對火電廠排放要求的不斷提高，總出口的煙塵排放要求小于5mg/Nm3。要實現(xiàn)總出口煙塵的排放達標并實現(xiàn)一定程度的節(jié)能，電除塵器提效節(jié)能改造的技術方案確認至關重要。

一、電除塵器耗電情況

（一）以某火電廠的電除塵器為例，該電除塵器在某個時間隨主機投人運行，由某公司設計、安裝、調試完成。經過5年多的運行，不同程度老化的元器件存；不完善的功能，沒有反電暈自動檢測、斷電振打及自找控制方式功能；已達不到設計值的除塵效率，電耗也有所提高。

（二）電控系統(tǒng)提效節(jié)能的原理

1.運行電除塵器期間，除塵效率與電暈功率兩者有直接的關系；在一般情況下，電暈功率是隨著除塵效率越高而更高的。但在高比電阻粉塵、燃用低硫煤的條件下，由于存在反電暈現(xiàn)象，過分增加電除塵器高壓供電功率，反而會加重反電暈、引起除塵效率降低。此時，一方面由于粉塵層未能將電荷全部釋放，其表面仍有電暈極相同的極性，便排斥后來的荷電粉塵。另一方面，由于荷電粉塵電荷釋放緩慢，于是在粉塵間形成較大的電位梯度。

2.另外，鍋爐負荷變化時也有節(jié)能潛力，負荷下降造成電除塵器的進口煙氣量下降，降低電場風速，使電除塵器運行功率降低來實現(xiàn)節(jié)能。變化著的鍋爐負荷、煙氣量、煤種、煙氣溫度等因素，這些重要因素會對電除塵器運行產生影響，也是我們提效節(jié)能改造必須考慮的重要因素。

（三）提效節(jié)能型電控設備的節(jié)能技術特點

1.全方位獲取設備運行信息

以準確獲取有效控制信息、全面為基礎的才是好的控制策略均要；否則，這種控制將是不完整和不精確的。提效節(jié)能型電控設備可以對高壓硅整流設備的二次電壓、二次電流進行連續(xù)檢測，獲取電壓、電流連續(xù)波形和火花放電波形。這種檢測是設備自動完成的，不需人工操作，而且這些波形會自動不斷刷新，一直保持著最新的信息；提效節(jié)能型電控設備可以自動快速測試電場動態(tài)伏安（V-I）曲線族，該族曲線包括電壓平均值、電壓峰值、電壓谷值3組曲線。

2.自動選擇運行方式功能

眾所周知，電除塵的運行過程是個動態(tài)過程，不同的工況應有不同的最佳運行參數(shù)和不同的運行方式。中高比電阻粉塵容易出現(xiàn)反電暈，造成除塵效率下降。理論和實踐表明間歇脈沖供電可以有效克服高比電阻粉塵引起的反電暈，但由于間歇脈沖供電的占空比有1：2，1：4，1：6，1：8......1：40等高達幾十種，運行方式必須跟蹤工況的變化；如何自動找到合適的控制方式、如何自動設定運行參數(shù)是高壓供電設備的一個難題：根據(jù)電除塵專業(yè)理論和積累的大量電除塵現(xiàn)場應用經驗研究的“自動選擇運行方式”新功能，它可以使高壓供電設備自動根據(jù)工況特性分析診斷的數(shù)學模型，從電參數(shù)映射出工況的變化情況，自動選擇運行參數(shù)、自動選擇間歇脈沖供電占空比，達到最佳除塵效率，同時又達到節(jié)能的目的[1] 。

3.智能閉環(huán)節(jié)能控制

（1）提效節(jié)能型電控設備的計算機智能集中控制系統(tǒng)（IPC）能夠自動管理、控制電除塵器高、低壓等各設備的運行，通過工況特性分析及反饋控制使設備始終運行在功耗最小、效率最高的理想狀態(tài)。

（2）眾所周知，電場工況分析診斷對電除塵器的運行與控制是十分重要的，也是電除塵器節(jié)能控制的基礎。經過對眾多正在運行的電除塵器進行的大量現(xiàn)場測試工作，收集了大量的極其重要的現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)并進行不斷的分析、歸納、總結，經過多次改進，建立了最新的工況特性分析診斷的數(shù)學模型，從而得出電除塵器的反電暈指數(shù)或常電暈指數(shù)可靠的計算方法。

（3）在此基礎上，我們以現(xiàn)場工況分析為基礎，以鍋爐負荷、濁度、煙氣量、煙氣溫度、吹灰信號等多種信號為反饋，研究實現(xiàn)了新的電除塵器節(jié)能軟件。在節(jié)能軟件包控制下，IPC系統(tǒng)根據(jù)工況特性分析軟件對工況的分析以及根據(jù)鍋爐負荷的變化情況自動選擇高壓供電的間歇供電占空比和運行參數(shù)，從而達到最佳的除塵效率和節(jié)能效果；新型IPC節(jié)能控制效果十分顯著，在保證除塵效率不降低或有提高的前提條件下，最高節(jié)電率可達60%，平均節(jié)電率大于40%[2] 。

（4）提效節(jié)能型電控設備可以很好地把高壓硅整流設備具有的“自動選擇運行方式”功能和計算機智能集中控制系統(tǒng)的智能閉環(huán)控制有機結合起來，實現(xiàn)智能化控制，使設備始終運行在功耗最小、效率最高的理想狀態(tài)。

（四） 電除塵電控提效節(jié)能技術實施方案

（1） 將電除塵高壓控制柜原有落后的控制器更換為目前最先進的控制器或者將電除塵器原有電源更換為新型的電源，如高頻電源、三相電源、脈沖電源等。

（2） 電除塵振打裝置與高壓控制柜進行閉環(huán)聯(lián)鎖，實現(xiàn)斷電振打功能。

（3） 電除塵高、低壓控制柜之間敷設和連接高低壓聯(lián)動控制信號電纜，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

（4） 電除塵低壓柜增加兩個PLC擴展模塊。

（5） 從鍋爐主機控制室敷設I路鍋爐負荷信號（4一20 mA）電纜至電除塵IPC控制室，進行高壓控制方式自動切換運行。

（6） 電除塵IPC系統(tǒng)增加1路4一20 mA信號的采集接口，IPC控制軟件升級。

（7） 電除塵高、低壓控制柜單機調試，IPC系統(tǒng)調試和整機節(jié)能調試。

（8） 改造項目可不停運發(fā)電機組的情況下進行改造，高壓控制柜可逐臺停電進行改造。

結語

提效節(jié)能型電控設備的投入使用，是電除塵器技術的重大進步。傳統(tǒng)的火花跟蹤供電方式是無法克服反電暈危害的，使電除塵器始終運行在高電壓、大電流的高能耗狀態(tài)，除塵效率往往欠佳。正確選擇高壓供電方式來有效克服反電暈危害，大幅降低能量消耗。電除塵器節(jié)能技術具有較大的挖掘潛力和廣闊的創(chuàng)新空間，應不斷努力將電除塵器打造成為低能耗、低排放型環(huán)保設備。

參考文獻：

[1]孫大偉，吳彥.抑制反電暈收塵電極的試驗研究[J]. 東北師大學報（自然科學版）. 1991（03）.

[2]高洪巖，蘇醒芳.電除塵節(jié)能運行[J]. 科技風. 2010（15）.