陳曉雷

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

提效節(jié)能型電控系統(tǒng)在電除塵改造中的應(yīng)用

陳曉雷

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

介紹了電除塵提效節(jié)能型控制系統(tǒng)的基本功能，并以池州燃煤電廠2#爐電除塵改造項目為例，分析了該系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

電除塵器；高頻電源；節(jié)能系統(tǒng)；斷電振打；改造應(yīng)用

1 前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)日益受到重視，國家出臺并全面實施了新的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)能減排已成為燃煤發(fā)電企業(yè)必須直面的課題。

電除塵器是目前燃煤電廠最主要的煙氣凈化設(shè)備，具有處理煙氣量大、除塵效率高、運行穩(wěn)定可靠、維護(hù)費用低等優(yōu)點。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，當(dāng)本體設(shè)備正常時，電控系統(tǒng)技術(shù)水平的高低就顯得非常重要，尤其是在電除塵的提效節(jié)能方面，先進(jìn)的電源電控技術(shù)及科學(xué)有效的優(yōu)化控制技術(shù)起著關(guān)鍵性的作用，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

池州電廠2#爐300MW機(jī)組除塵設(shè)備的本體型號為2BEL297/2 - 4，為兩列兩室四電場電除塵器，電控配套16臺工頻高壓設(shè)備、2臺DDJX低壓控制設(shè)備及1套上位機(jī)系統(tǒng)，平時運行基本正常。經(jīng)測試電除塵器除塵效率為99.6%，出口煙塵排放濃度為66mg/Nm3，無法滿足新的環(huán)保排放要求。為了使2#爐電除塵器實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放并降低電耗，決定采用高頻電源等電控提效節(jié)能手段進(jìn)行技術(shù)升級改造。

2 提效節(jié)能型電控系統(tǒng)

高頻電源輸出二次電壓接近工頻電源電壓峰值，高頻電源能提供約為工頻電源1.3倍的二次電壓，以及約為2倍輸出的二次電流，特殊設(shè)計的火花檢測技術(shù)，對高頻條件下的火花檢測十分有效，對微弱火花也捕捉無遺，采用串并聯(lián)混和諧振變換器，具有恒流特性，可有效抑制電場火花的沖擊，并可在30μs內(nèi)迅速熄滅火花。火花熄滅后，快速恢復(fù)電場能量和電場電壓，損失極小。高頻源與工頻電源輸出的對比見圖1。

在正常情況下，電除塵器的供電功率越高，除塵效率也就越高，但同時也會浪費一大部分電能。電除塵器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)應(yīng)運而生，其基于工況特性分析診斷的數(shù)學(xué)模型可以準(zhǔn)確地判斷電場工況，量化電場電暈的狀況，同時結(jié)合電控最佳運行方式的實驗研究，總結(jié)工業(yè)應(yīng)用的經(jīng)驗，并根據(jù)高壓電氣參數(shù)映射出電除塵內(nèi)部工況變化，以現(xiàn)場工況分析為基礎(chǔ)，輔以鍋爐負(fù)荷、煙氣溫度、排放濃度等多種信號反饋實現(xiàn)了高頻電源、節(jié)能型工頻電源、PLC低壓控制系統(tǒng)等的有機(jī)融合，并能自動調(diào)整高低壓的運行參數(shù)，快速找到一個高效節(jié)能的運行模式，并逐漸趨于穩(wěn)定，實現(xiàn)提效節(jié)能。電除塵節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)還可提供數(shù)據(jù)管理、分析，優(yōu)化高、低壓設(shè)備，振打設(shè)備，電加熱設(shè)備的運行參數(shù)，并對大量高、低壓設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和長期存儲，具有友好的人機(jī)界面及良好的與其它系統(tǒng)的接口功能，操作簡單、方便。

一般而言，電除塵器長期運行容易造成極板極線積灰，影響電場的電暈電流和工作電壓，甚至出現(xiàn)開路跳閘、電場無法升壓等情況，導(dǎo)致除塵效率下降。采用高低壓聯(lián)動或增強(qiáng)型斷電振打控制功能就可以有效清灰，從而改善電流電壓，獲得更高的除塵效率。高低壓聯(lián)動斷電振打的控制功能主要是，當(dāng)某個電場振打器準(zhǔn)備工作時，事先發(fā)送信號給對應(yīng)的高壓系統(tǒng)，高壓系統(tǒng)收到信號后，保存當(dāng)前的參數(shù)，根據(jù)事先設(shè)定的參數(shù)自動調(diào)整供電輸出，進(jìn)入減功率振打或斷電振打，在振打工作信號消失后，又自動恢復(fù)原來的工作參數(shù)，恢復(fù)正常的供電輸出。增強(qiáng)定時斷電振打從整臺電除塵器的系統(tǒng)角度來考慮如何實現(xiàn)斷電振打。上位機(jī)系統(tǒng)采用先進(jìn)的“復(fù)合功率振打策略”，將除塵器除塵室的各電場高壓供電和振打控制有機(jī)相結(jié)合起來，統(tǒng)一調(diào)度高壓供電參數(shù)和振打工作時序，統(tǒng)籌優(yōu)化各電場高壓設(shè)備運行參數(shù)和振打時序、復(fù)合功率振打頻度、工作時長，使電除塵系統(tǒng)的運行處于最佳狀態(tài)，有效提高除塵效率，提升電除塵系統(tǒng)對特殊復(fù)雜工況的適應(yīng)能力。

圖1 高頻源與工頻電源輸出對比圖

3 池州電廠2#爐電除塵器提效節(jié)能改造應(yīng)用

3.1 改造方案

根據(jù)池州電廠電除塵設(shè)備的實際運行情況，綜合考慮各種因素，確定采用如下改造方案：

（1）一、二電場的工頻電源改造為高頻電源，具體為：將除塵控制室內(nèi)一、二電場的8臺工頻高壓控制柜改造成高頻電源配電柜，以滿足高頻電源配電要求；拆除除塵器頂部的8臺工頻變壓器，升級改造為8臺綠色環(huán)保節(jié)能的高頻電源；保留原有的高壓隔離開關(guān)柜，實現(xiàn)高頻電源與本體的無縫連接；將三、四電場的8套原工頻電源的高壓控制系統(tǒng)升級改造成龍凈新型節(jié)能SMVC型電控系統(tǒng)；改造前后電除塵本體電氣布置見圖2（以A列除塵器為例，B列與A列相同）。

圖2 改造前后的電除塵本體電氣布置圖

（2）低壓控制系統(tǒng)改造：升級改造原振打、加熱控制柜內(nèi)的低壓控制系統(tǒng)，將原DZK電磁振打控制系統(tǒng)（DZK已經(jīng)停產(chǎn)，無法采購備件）升級為AZD電磁振打控制系統(tǒng)，重新設(shè)計陽極側(cè)部振打、加熱控制程序，實現(xiàn)高、低壓控制系統(tǒng)的聯(lián)動，實現(xiàn)復(fù)合功率振打功能，優(yōu)化電加熱系統(tǒng)的恒溫控制功能，以便能達(dá)到節(jié)能、增效的目的。

（3）升級模擬量采集控制系統(tǒng)：從主機(jī)集控室敷設(shè)一路鍋爐負(fù)荷信號（4～20mA）電纜至電除塵控制室，給IPEC系統(tǒng)提供負(fù)荷控制信號源，增加和完善控制系統(tǒng)的監(jiān)控范圍和實時工況分析能力，實現(xiàn)反饋控制。

（4）敷設(shè)對應(yīng)8臺高頻電源柜、8臺工頻高壓控制柜和振打/加熱PLC控制柜之間的復(fù)合功率振打電纜；敷設(shè)必要的工頻高壓、低壓控制系統(tǒng)通訊電纜，確保電除塵設(shè)備通訊的穩(wěn)定性。

（5）升級改造IPEC電除塵智能控制系統(tǒng)：架設(shè)IPEC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，將高頻電源、SMVC工頻控制系統(tǒng)、低壓控制系統(tǒng)整合成一個有機(jī)的節(jié)能控制系統(tǒng)，完善IPEC系統(tǒng)各軟件功能，實現(xiàn)智能節(jié)能、復(fù)合式斷電振打功能、OPC接口功能，達(dá)到節(jié)能提效目標(biāo)；同時在電廠輔控網(wǎng)上增設(shè)IFIX客戶端軟件，實現(xiàn)輔控網(wǎng)對電除塵的遠(yuǎn)程監(jiān)控。改造后的IPEC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖3。

圖3 IPEC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 改造后的運行情況

改造工作完成并重新投運后，結(jié)合高頻電源、節(jié)能型工頻電源和IPEC系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、分析功能和低壓控制系統(tǒng)的復(fù)合功率振打策略，優(yōu)化振打工作時序，IPEC控制系統(tǒng)工況自動控制數(shù)學(xué)模型，深入調(diào)節(jié)不同負(fù)荷、不同工況的運行參數(shù)，最終確定不同節(jié)能等級的節(jié)能控制模式，滿足不同煤種、不同負(fù)荷的高效節(jié)能運行參數(shù)。

通過改造，池州電廠2#爐機(jī)組電除塵實現(xiàn)了以機(jī)組負(fù)荷信號等為閉環(huán)反饋，根據(jù)機(jī)組工況變化自動選擇高、低壓設(shè)備的最佳運行參數(shù)，避免了人為因素對電除塵運行造成的影響，提高了設(shè)備運行的可靠性和安全性。IPEC系統(tǒng)根據(jù)不同工況和選擇的節(jié)能模式自動快速找到最佳的運行參數(shù)，較好地實現(xiàn)了能耗小、排放低的效果。圖4為高壓設(shè)備的運行參數(shù)。

圖4 高壓設(shè)備運行參數(shù)

2013年7月對該廠2#機(jī)組電除塵器的性能及排放的煙氣進(jìn)行了測試，結(jié)果顯示：煙塵排放濃度為40mg/m3，除塵效率為99.74%，均達(dá)到了設(shè)計要求值。同時該廠對比了5～6兩個月2#爐與1#爐的運行電耗，發(fā)現(xiàn)改造后的2#爐比未改造的1#爐節(jié)電151,488度，實現(xiàn)了節(jié)能運行。改造后的電除塵系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，圓滿達(dá)到了改造的預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié)語

采用高頻電源和節(jié)能工頻控制系統(tǒng)對池州電廠2#電除塵電控設(shè)備進(jìn)行升級改造，充分挖掘了電控系統(tǒng)提效節(jié)能的潛力，既降低了電除塵器的出口排放濃度，又降低了電除塵器的運行電耗，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，為今后火電企業(yè)采用高頻電源提效節(jié)能改造提供了參考。

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Application of Electric Control System with Effciency Raising and Energy Saving Model in Reform of Electric Precipitation

CHEN Xiao-lei

X701

A

1006-5377（2014）08-0030-03

注：本文受“十二五”國家科技支撐計劃項目“面向海西產(chǎn)業(yè)集群的服務(wù)制造支持系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用示范”（編號：2012BAF12B15）資助。