發(fā)電廠電除塵器電氣系統(tǒng)改造

［關(guān)鍵詞］電除塵器；電氣系統(tǒng)改造；高壓供電；低壓控制；振打系統(tǒng)

［中圖分類號］X773 ［文獻標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0064–03

1電除塵器工作原理

電除塵器是一種利用靜電場去除煙氣中粉塵顆粒的設(shè)備，其核心原理是利用高壓靜電場使煙氣中的粉塵顆粒帶電，并在電場力的作用下沉降于集塵極上，從而實現(xiàn)粉塵的收集。當(dāng)煙氣進入電除塵器后，會經(jīng)過高壓電場，高壓電場由帶負電的電暈極和接地的集塵極組成。電暈極通常由尖銳的金屬線或金屬棒制成，在高壓的作用下，其周圍會產(chǎn)生大量帶負電的離子，形成電暈放電現(xiàn)象，當(dāng)煙氣中的粉塵顆粒經(jīng)過電暈放電區(qū)時，會與電暈極產(chǎn)生的負離子發(fā)生碰撞，從而吸附負電荷，最終使粉塵顆粒帶負電。帶負電的粉塵顆粒在電場力的作用下，會向帶正電的集塵極運動，并最終沉降在集塵極表面，隨著時間的推移，集塵極表面會積累大量的粉塵。為了保證電除塵器的正常工作，需要定期對集塵極進行清灰，可以利用機械振動裝置，使集塵極產(chǎn)生振動，從而使沉降在集塵極上的粉塵脫落，可以通過壓縮空氣或其他氣體，以一定壓力從集塵極的反向吹入，將粉塵吹落，或者利用電磁脈沖裝置，使集塵極產(chǎn)生瞬間的強磁場，從而使粉塵脫落。

2電除塵系統(tǒng)改造的研究

2.1改造范圍

此次電除塵器電氣系統(tǒng)改造，目標(biāo)是提升除塵效率，降低運行成本，并增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。改造的核心在于對電除塵器的電控系統(tǒng)進行全面升級，采用節(jié)能脈沖供電技術(shù)，替換老舊的傳統(tǒng)供電方式，降低能耗，提升供電效率，同時，更換整流柜、上位機、料位柜、低壓控制柜等核心設(shè)備，為系統(tǒng)注入新的活力。為了確保電除塵器在改造過程中及改造完成后安全運行，保留原有的安全聯(lián)鎖箱，并對其進行維護和升級，保證安全聯(lián)鎖功能的正常運行，防止系統(tǒng)出現(xiàn)危險事故。

2.2"IPC系統(tǒng)

發(fā)電廠IPC系統(tǒng)即智能電除塵器控制系統(tǒng)，取代了原有的模擬控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對電除塵器運行參數(shù)的實時監(jiān)測和智能化控制，大幅提升了系統(tǒng)的自動化程度和運行效率。IPC系統(tǒng)包含上位機、監(jiān)控機組、高壓硅整流設(shè)備TR、卸灰設(shè)備、輸灰設(shè)備、低壓振打設(shè)備、加熱設(shè)備等多個關(guān)鍵部件。通過對這些設(shè)備的實時監(jiān)控，上位機可以準(zhǔn)確掌握電除塵器的工作狀態(tài)，并根據(jù)煙道出口采集到的數(shù)據(jù)，如粉塵濃度、煙氣溫度等，進行反饋閉環(huán)控制。例如，當(dāng)煙道出口粉塵濃度過高時，IPC 系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)設(shè)的控制策略，自動調(diào)節(jié)高壓整流設(shè)備TR 的輸出電壓，改變電場強度，以提高除塵效率；當(dāng)集塵極積灰過多時，系統(tǒng)會自動啟動振打設(shè)備，清除集塵極上的粉塵，保證除塵器正常工作。IPC系統(tǒng)還具備故障自診斷功能，能夠及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，并發(fā)出警報，方便操作人員進行維護和處理。同時，IPC系統(tǒng)還支持遠程監(jiān)控，操作人員可以通過遠程終端，隨時查看電除塵器的運行狀態(tài)，并進行相應(yīng)的操作。

IPC系統(tǒng)硬件架構(gòu)由主機、高壓/ 低壓控制系統(tǒng)、傳感器和通訊接口等構(gòu)成，形成一個完整的智能控制平臺。高壓系統(tǒng)由硅整流設(shè)備構(gòu)成，可通過上位機實現(xiàn)遙控啟停，并向上位機傳送運行參數(shù)，如電壓、電流等信息。上位機可根據(jù)這些數(shù)據(jù)判斷高壓系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并進行相應(yīng)的調(diào)整。低壓系統(tǒng)包括卸灰、振打、電加熱等子系統(tǒng)，向上位機發(fā)送工作參數(shù)和運行狀態(tài)，如振打頻率、卸灰速度等。上位機根據(jù)這些信息，可以判斷低壓系統(tǒng)的運行是否正常，并進行相應(yīng)的控制。主站由計算機、打印機等構(gòu)成，具有信號輸入/ 輸出接口，負責(zé)處理來自各個子系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，并進行分析、存儲和展示，主站還可提供歷史數(shù)據(jù)查詢功能，方便操作人員了解電除塵器的歷史運行狀況。接口設(shè)備支持Modbus 協(xié)議，提供RTU和TCP/IP 接口，可與各個子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，通過建立局域網(wǎng)，上位機可以方便地接收來自各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并發(fā)送控制指令，實現(xiàn)對電除塵器運行的實時監(jiān)控和智能化管理。

2.3電除塵高壓供電設(shè)備

改造后的電除塵高壓供電設(shè)備采用節(jié)能型高壓直流電源，結(jié)合反饋信號實現(xiàn)智能控制，形成與煙氣和粉塵性質(zhì)相適應(yīng)的脈沖供電系統(tǒng)，并與電極等進行配合，構(gòu)成成套高壓靜電除塵設(shè)備，實現(xiàn)高效的煙氣除塵。而傳統(tǒng)電除塵器高壓電源通常采用恒壓供電方式，無法根據(jù)煙氣和粉塵性質(zhì)的變化進行實時調(diào)整，導(dǎo)致除塵效率不高，能耗較大。改造后的高壓供電設(shè)備具備故障報警功能，能夠及時監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障，會自動發(fā)出警報，提醒操作人員及時處理，避免事故發(fā)生，保證電除塵器安全運行。為了降低能耗，高壓供電設(shè)備可以根據(jù)需要進行間歇供電控制。當(dāng)煙氣中粉塵濃度較低時，可以降低供電頻率，減少能耗，同時保證除塵效果。電除塵器運行過程中，可能會出現(xiàn)火花放電現(xiàn)象，影響除塵效果。高壓供電設(shè)備可通過火花跟蹤控制，實時監(jiān)測火花放電情況，并及時調(diào)整電壓和電流，抑制火花放電，提高除塵效率。

高壓供電設(shè)備還具有臨界火花控制功能，能夠監(jiān)測火花放電強度，一旦達到臨界值，會自動切斷電源，防止火花放電導(dǎo)致設(shè)備損傷。高壓供電設(shè)備也具備自檢和自恢復(fù)功能，能夠定期檢測自身運行狀態(tài)，并及時修復(fù)故障，保證設(shè)備穩(wěn)定運行，減少維護成本。高壓供電設(shè)備還能夠進行火花檢出和響應(yīng)，實時監(jiān)測電場內(nèi)火花放電情況，并根據(jù)火花放電的位置和強度，調(diào)整電場強度，進一步提升除塵效果。

2.4低壓控制設(shè)備

改造后的低壓控制系統(tǒng)能夠?qū)﹃?、陽極進行精準(zhǔn)的振打控制，通過控制振動頻率和強度，使集塵極上的粉塵脫落，并避免二次揚塵。為了達到最佳的振打效果，系統(tǒng)需要對極板和極框施加合理的振動加速度，并根據(jù)實際情況調(diào)整振動頻率。振打控制原理采用主回路，具體如圖1 所示，系統(tǒng)由KM1交流接觸器、QF1斷路器、QF2 斷路器、EOCR 保護器等構(gòu)成。QF2 用于回路控制，SA1 為手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)處于自動狀態(tài)時，PLC 控制振打過程，可根據(jù)實際情況進行降壓和斷電振打，確保振打效果和設(shè)備安全。為了防止振打電機出現(xiàn)故障，低壓控制系統(tǒng)還加入了故障監(jiān)測功能。當(dāng)KM1 接觸器常開返回信號傳至PLC，而輸出狀態(tài)與返回信號狀態(tài)不符時，系統(tǒng)會提示電機控制故障，方便操作人員及時排查問題，確保振打系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

低壓控制系統(tǒng)還具備料位信號檢測功能，能夠?qū)崟r監(jiān)測灰斗的料位變化，當(dāng)料位達到設(shè)定值時，會自動啟動卸灰設(shè)備，將收集的粉塵及時排出，避免灰斗滿灰，影響除塵效率。低壓控制系統(tǒng)還負責(zé)電加熱和煙溫監(jiān)測功能，在冬季，系統(tǒng)會根據(jù)需要啟動電加熱器，對煙氣進行預(yù)熱，防止煙氣溫度過低，影響除塵效率，同時，系統(tǒng)會實時監(jiān)測煙氣溫度，確保煙氣溫度在安全范圍內(nèi)，避免過高或過低，影響設(shè)備運行安全。低壓控制系統(tǒng)還能夠監(jiān)測煙氣濁度，實時反映除塵效率。當(dāng)煙氣濁度過高時，系統(tǒng)會發(fā)出警報，提醒操作人員及時調(diào)整電除塵器運行參數(shù)，確保除塵效率滿足環(huán)保要求。

3電除塵系統(tǒng)改造后特性的研究

3.1改造后除塵器高壓供電電源

高壓供電電源改造前后特性對比見表1。

3.2低壓控制振打功能

低壓控制振打功能改造前后特性對比見表2。

3.3系統(tǒng)運行穩(wěn)定性

系統(tǒng)運行穩(wěn)定性改造前后特性對比見表3。

4 結(jié)束語

改造后，電除塵器高壓供電系統(tǒng)效率提升至92%，故障率下降至每月01次，有效降低了能耗和維護成本。低壓控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對振打頻率和強度的精準(zhǔn)控制，有效提高了除塵效率，減少了二次揚塵，降低了維護成本。改造后的IPC 系統(tǒng)實現(xiàn)了對電除塵器運行參數(shù)的實時監(jiān)測和智能化控制，提高了系統(tǒng)的自動化程度和運行效率。整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定性顯著增強，故障停機率大幅降低，除塵效率波動率顯著降低，確保了電廠安全環(huán)保運行。