火電廠新建電除塵器的電氣優(yōu)化設計探析

陳敏金

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展、技術水平的提升，人們對環(huán)境空氣質量問題越來越關注，國家對火電廠大氣污染物排放標準限值管理越來越嚴格，1882～2020年共經(jīng)歷了7個階段，從最開始1882年無標準，到2014年6月，國務院首次發(fā)文要求新建燃煤發(fā)電機組大氣污染物排放≤10mg/m3，一次比一次要求高，大氣污染物的治理力度一次比一次大。對于近幾年新建電除塵器按超低排放的標準進行限制，其相應的電氣設備的選型和控制應該采用新型的成熟技術，既能提效節(jié)能也能更加的自動化，同時降低人工成本。故對于近年來火電廠新建電除塵的幾大電氣部分進行優(yōu)化設計。

1 高壓系統(tǒng)

（1）電除塵器是在兩個曲率半徑相差較大的金屬陽極和陰極上，通以高壓直流電，維持一個足以使氣體電離的靜電場，氣體電離后所生成的電子、陰離子和陽離子吸附在通過是電場的粉塵上，而使粉塵獲得電荷。荷電粉塵在電場力的作用下，依據(jù)異性相吸原理，便向電極性相反的電極驅進而沉積在電極上，以達到粉塵和氣體分離的目的。驅進速度與電場強度的平方成正比，電場強度與電場內施加的電壓成正比，因此，在一般情況下，電場的運行電壓越高，電除塵器效率越高。火電廠電除塵器的高壓電源的選擇，目前主流方向是選用高頻電源和三相電源，高頻電源的設備功率因數(shù)高、設備效率高，固有節(jié)能約20%，高頻電源諧振頻率為30～40kHz，同常規(guī)的工頻電源相比，常規(guī)工頻電壓是正弦波，平均電壓低，能耗大，高頻電源紋波系數(shù)小于5%，在直流供電時，它的二次電壓波形幾乎為一條直線，高頻電源提供了幾乎無波動的直流輸出，這使得靜電除塵器能夠以次火花發(fā)生點電壓運行，從而提高除塵效率。在許多工況條件下，在保證效率的前提下，高頻電源可以通過脈沖運行的方式促進除塵電源系統(tǒng)節(jié)能達50%以上，其節(jié)能降耗十分可觀。

（2）隨著自動化水平的不斷提高，火電廠越來越多地采用分散控制系統(tǒng)即DCS控制系統(tǒng)，通過遠程對設備進行監(jiān)視和控制。高壓電源也可以把其控制和運行狀態(tài)通過通信的方式傳送至DCS，其主要的一些IO點：二次電壓、二次電流、電流極限設定值、電源的啟動和停止、備妥、故障等指令信號采用硬接線的方式與DCS連接。在安全方面，高壓電源與隔離開關箱和電除塵上的人孔門有安全連鎖，只要打開任意人孔門或者隔離開關箱門，其高壓電源啟動不了或者運行的高壓電源直接跳閘，可以防止運行過程中發(fā)生安全事故。

2 低壓系統(tǒng)

電除塵低壓設備種類很多，有熱風吹掃系統(tǒng)、保溫箱電加熱系統(tǒng)、頂部陰陽極電磁振打系統(tǒng)、灰斗電加熱系統(tǒng)、料位監(jiān)控報警系統(tǒng)等，這些設備的主回路和控制回路一般是放在低壓控制柜內采用PLC進行控制，也可以把其控制直接通過硬接線的方式傳至DCS系統(tǒng)。每種設備的功能和作用各不相同，比如，保溫箱電加熱系統(tǒng)和灰斗電加熱系統(tǒng)，通過鉑熱電阻反饋的實時溫度，進行溫度區(qū)間控制加熱器的啟動和停止，使保溫箱加熱器運行在設定的溫度區(qū)間范圍內。保溫箱電加熱器是放置于絕緣瓷瓶的外側，是為了防止瓷瓶受潮爬電，瓷瓶爬電會導致高壓電源輸出短路，電壓上不去，影響電除塵器的除塵效率?；叶冯娂訜崞魇菄叶匪闹埽淠康氖菫榱朔乐够乙驗闇囟冗^低而結塊堵住輸灰管路。熱風吹掃系統(tǒng)，主要是由電加熱器、風機和手動閥構成的，通常情況下，控制箱柜可以放置在現(xiàn)場，也是采用溫度區(qū)間控制加熱器的啟停，熱風吹掃的風機和加熱器的啟動有連鎖，先打開風機再開加熱器，先停止加熱器再停止風機，防止加熱器干燒，熱風吹掃系統(tǒng)是給陰極絕緣瓷瓶的內壁送熱風，保證陰極絕緣瓷瓶內壁干燥，防止電場的濕煙氣跑入瓷瓶內，導致瓷瓶受潮爬電破裂。陰陽極振打采用頂部電磁振打的方式，電磁振打是利用電磁力工作的，當振打器線圈中流過直流電流時，產(chǎn)生磁力將振打棒提起至某一高度，然后斷電，磁力消失，振打棒落下，撞擊陽極板或陰極框架，產(chǎn)生振打力。振打力的大小由振打高度決定，而振打高度又由流過線圈電流的大小決定，線圈電流的大小通過調節(jié)可控硅的導通角實現(xiàn)。將電磁振打器接成矩陣的方式，通過行選開關和列選開關決定具體哪個振打器工作，任何時刻，矩陣中每次只允許一個振打器投入運行。由于沉積在電極上的粉塵上部顆粒細小并致密分布、黏性強；下部顆粒粗并疏松排列，黏性變弱，需要的振打力上大下小，頂部電磁振打加速度上部較大，由于震動衰減下部變小，符合極板、極線的清灰要求。頂部電磁振打器可以按分組和矩陣的方式進行振打，根據(jù)振打的頻率不同，可以按分組的方式進行設置，每組的振打頻率和振打高度都可以各自根據(jù)實際情況進行調整，同時可以跟高壓電源進行斷電振打，更有利于清灰效果。料位監(jiān)控報警系統(tǒng)是在灰斗上安裝高低料位計，把其高低料位信號送至上位機，可以在遠程進行監(jiān)控，判斷出灰位，同時，可以把這兩組料位信號送至輸灰系統(tǒng)，一旦有高料位報警，可以讓輸灰系統(tǒng)把相對應的灰斗加強輸灰，消除報警。

3 上位機系統(tǒng)

上位機系統(tǒng)用于遠程集中監(jiān)控高低設備，把高壓電源和低壓設備的信號和控制通過通訊的方式傳送到上位機系統(tǒng)，上位機系統(tǒng)可以實時顯示電除塵的高低壓設備的運行情況，上位機系統(tǒng)具有以鍋爐負荷為主、除塵器出口煙道濁度信號為輔自動調節(jié)高壓電源脈沖運行方式的節(jié)能閉環(huán)控制系統(tǒng)，根據(jù)煙塵量的大小，在數(shù)據(jù)庫里尋找與之相應的運行方式，在保證除塵效率的基礎上，降低能耗。上位機系統(tǒng)可放置現(xiàn)場操作室和集控室，互為冗余。同時，也可以以通信的方式與DCS系統(tǒng)通信，把電除塵器設備的參數(shù)和控制傳送給DCS系統(tǒng)。

4 本體電氣

4.1 防雷接地

防雷接地，電除塵器的接地電阻要求小于2.0Ω。接地體采用DN50（L=2500mm）的鍍鋅焊接管；連接的鍍鋅扁鋼一般采用60×6，除塵器立柱和鋼支架立柱之間采用DN50的鍍鋅焊接管或60×6的鍍鋅扁鋼或120mm2的軟銅絞線跨接焊，確保導電的連續(xù)可靠。每列電除塵，從鋼支架立柱一般至少引6根接地線引到接地網(wǎng)。電除塵器本體原則上應設獨立的接地網(wǎng)，其與電廠主地網(wǎng)的連接至少需要2～4處。電除塵本體上的變壓器接地端、現(xiàn)場操作箱、現(xiàn)場設備及管道都應可靠接地。

4.2 電纜橋架

電纜橋架，電除塵器是鋼結構的，電纜的敷設以橋架為主，橋架多采用鋼制梯級式或者托盤式。由于火電廠防火要求較高，電纜一般采用阻燃型電纜，對于一些要求更高的現(xiàn)場還應采用耐火電纜。橋架敷設時，要設置阻火段，阻火段應采用防火封堵材料、防火隔板等防火材料組合封堵。一般用兩種或兩種以上防火材料組合使用所有進入盤、柜、屏、臺、箱的分支電纜，外部用阻燃型金屬軟管進行保護，進入孔洞后，宜在電纜周圍包裹一層有機防火堵料，并可用有機防火堵料堵塞孔洞。

4.3 照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)，電除塵本體平臺上的照明燈具采用工業(yè)級的三防燈或者投光燈，具有防水、防塵、防腐蝕的功能，目前主流是采用節(jié)能型的LED燈具，與金鹵燈相比，在相同的照度下，LED燈的能耗更低，使用壽命更長，更經(jīng)濟。LED燈具一般采用立管式安裝，固定在除塵器本體平臺的欄桿側或者起吊立柱上。照明配電箱宜放置在電除塵的Om層平臺，樓梯旁邊，方便人員操作，內部設置光控開關或時控開關，以達到節(jié)能的目的，同時更加智能化可以減少現(xiàn)場人員的巡查任務。

5 結語

我國對火電廠大氣污染物排放標準一次次地提高，火電廠對降低大氣污染排放的設備越來越多，如除塵器、脫硫設備、濕式除塵器等。但作為火電廠煙氣除塵的第一級設備，鍋爐99%以上的煙塵都是由除塵器收塵下來，其運行的好壞直接會影響后面二級除塵設備的除塵效果，也會影響火電廠最終大氣污染物排放的效果。因此，電氣系統(tǒng)的優(yōu)化設計對火電廠的大氣污染物的治理至關重要。