李聰

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司 呼和浩特市托克托縣 010206）

摘要：根據(jù)現(xiàn)階段火電廠除塵器控制系統(tǒng)的調(diào)查研究，對(duì)已安裝除塵器的電廠及生產(chǎn)廠家進(jìn)行實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)的考察，察看電廠使用電除塵器、電袋除塵器控制系統(tǒng)節(jié)能措施使用運(yùn)行情況，得出影響電除塵器能耗運(yùn)行的因素。

關(guān)鍵詞 ：火電廠； 電除塵器 ；節(jié)能

1、 前言

新的《環(huán)保法》頒布實(shí)施，對(duì)大氣污染防治提出更高的要求，2014年國家三部委又發(fā)布了關(guān)于環(huán)保超低排放的最新要求，對(duì)火電企業(yè)的三項(xiàng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求更加嚴(yán)苛，尤其是電力行業(yè)的二氧化硫、氮氧化物大氣污染物排放是個(gè)重點(diǎn)，粉塵的排放要求粉塵排放必須小于10mg/nm3，這要求除塵器和脫硫塔搞笑除霧器必須進(jìn)行科學(xué)的改造，為此很多電廠做了大量的工作。如舊電除塵器的電源系統(tǒng)改造；改造電除塵器高低壓控制系統(tǒng)；以最大限度的提高除塵效率，減少對(duì)環(huán)境的污染，在保證效率和排放達(dá)標(biāo)的情況下，除塵器的節(jié)能提上議程。

在這些電除塵器中無論舊電除塵器、改造后的電除塵器及新投產(chǎn)電除塵器運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)除塵器耗電量成倍上升的問題，因此有必要降低電除塵器運(yùn)行耗電量，找出造成電除塵器除塵耗電量的原因并加以改進(jìn)提高。

托電公司自高頻電源改造以來，電除塵電場二次電流一直是固定模式，運(yùn)行調(diào)節(jié)只能是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，電除塵耗電量居高不下。

2 鍋爐運(yùn)行對(duì)電除塵器的影響

電除塵器是鍋爐配套的附屬設(shè)備，電除塵器的設(shè)計(jì)選型參數(shù)是根據(jù)鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)而確定，如果鍋爐燃用煤種及運(yùn)行工況發(fā)生變化，則影響其下游電除塵器設(shè)備的高效運(yùn)行。

2.1 鍋爐燃用煤種的影響

由于現(xiàn)在電廠燃煤采購主要考慮價(jià)格因素，現(xiàn)在多數(shù)電廠實(shí)際煤種比設(shè)計(jì)煤種灰分、硫分偏高，造成除塵器設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)行產(chǎn)生一定的偏差，超出電除塵器收集粉塵能力，為了提高電除塵粉塵捕捉能力不得不提高電流和電壓。

飛灰中比電阻及化學(xué)成份是影響電除塵器收塵的主要因素，由于飛灰比電阻影響因素在目前設(shè)計(jì)選型時(shí)基本考慮最惡劣情況，因此這個(gè)影響因素屬已考慮范圍。托電公司燃用準(zhǔn)格爾煤，煤不僅灰份含量高，而且飛灰中AL2O3和SiO2這兩種成份的和較高，電除塵器難以收塵。其中AL2O3相對(duì)大時(shí)，飛灰粘附性大，飛灰不易從極線、極板上脫落，造成電除塵器二次電壓、電流難以在額定工況下工作。電除塵器的熱態(tài)伏安特性差。

由于上述問題，這就要求有關(guān)燃料部門進(jìn)煤時(shí)盡可能滿足鍋爐及電除塵器的性能要求，對(duì)于燃用準(zhǔn)格爾煤的電廠現(xiàn)在基本上是通過控制電壓和電流的變化適應(yīng)煤種的變化，大唐托電一至四期機(jī)組對(duì)電除塵電源部分和控制部分進(jìn)行升級(jí)改造，使電除塵電壓和電流有所提高。

2.2 鍋爐空預(yù)器漏風(fēng)的影響

電除塵器在鍋爐空預(yù)器的下游，受空預(yù)器漏風(fēng)影響（主要是回轉(zhuǎn)式空預(yù)器），煙氣溫度、濕度會(huì)發(fā)生變化，主要表現(xiàn)有以下幾種情況：

1）由于鍋爐兩臺(tái)空預(yù)器漏風(fēng)的不同而造成進(jìn)入兩臺(tái)電除塵器的入口煙氣溫度不同，根據(jù)許多電廠測(cè)試結(jié)果，有的電廠兩條煙道最高溫差達(dá)30℃。

2）空預(yù)器的漏風(fēng)造成其下游的截面溫度場、濃度場不同，造成同一臺(tái)空預(yù)器兩個(gè)出口煙道煙氣溫度也不同。

2.3鍋爐燃燒影響

當(dāng)飛灰可燃物大于3%時(shí)，鍋爐應(yīng)進(jìn)行燃燒調(diào)整，降低飛灰中可燃物的含量，現(xiàn)在許多電廠均安裝了飛灰在線檢測(cè)裝置，鍋爐在運(yùn)行時(shí)可及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2.4 鍋爐吹灰的影響

當(dāng)電除塵器設(shè)計(jì)容量無裕度、鍋爐爐膛及尾部煙道吹灰會(huì)瞬間造成煙氣中粉塵濃度較高，超出電除塵器設(shè)計(jì)范圍，造成除塵器除塵效率短時(shí)間下降。

對(duì)于這種情況，尾部煙道吹灰盡量時(shí)間間隔短一些，使每次由于吹灰跑到煙氣中的飛灰量相對(duì)小一些，降低粉塵的濃度。

2.5 電除塵器進(jìn)、出口煙道的積灰

電除塵器進(jìn)、出口煙道在長期運(yùn)行后煙道底部積灰嚴(yán)重，有的甚至達(dá)十幾厘米，這樣相對(duì)減小了煙氣的流通面積，造成煙氣流速增大及各個(gè)煙道煙氣量分配不均。煙道的積灰也增加了煙道的載荷及腐蝕，造成了安全隱患。

出現(xiàn)以上問題主要是電除塵器前面有氣流分布板，后面有槽型板，人員進(jìn)入煙道檢查比較困難，因此應(yīng)在內(nèi)部安裝檢修通道，隨時(shí)在停爐時(shí)檢查及清灰。

3、 煙氣量和煙氣溫度對(duì)電除塵器能耗的影響

現(xiàn)在由于電廠燃用煤種普遍較差，偏離電除塵器的設(shè)計(jì)、校核煤種，造成鍋爐的燃煤量、灰份、煙氣量及排煙溫度等相應(yīng)增加，造成電除塵器沒有裕度或出力不足。有個(gè)別新投產(chǎn)電廠也出現(xiàn)了類似情況。

火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定了電除塵器的處理煙氣量要考慮10%裕度及煙氣溫度增加10℃，從目前來看這是不夠的，要考慮煤種變化而造成的最惡劣工況，因此我們認(rèn)為電除塵器處理煙氣量應(yīng)考慮20%裕度左右。

3.1總收塵面積、比收塵面積、驅(qū)進(jìn)速度

由于電除塵器的粉塵排放濃度標(biāo)準(zhǔn)的提高，原有電除塵器總收塵面積和比收塵面積相對(duì)偏小，過去一般電除塵器設(shè)計(jì)除塵效率是98.0%～98.5%，根本不能滿足環(huán)保要求?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)效率基本在99.00%～99.99%范圍內(nèi)，比收塵面積選取范圍由過去50～80m2/m3/s變成80～130m2/m3/s，關(guān)于比收塵面積具體選取數(shù)值要根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮。

主要考慮環(huán)保的要求及未來的排放標(biāo)準(zhǔn)的提高、下游的脫硫設(shè)備、鍋爐燃用煤種的變化及停一個(gè)電場或供電分區(qū)的裕度。

已投運(yùn)400mm極間距的電除塵器的有效驅(qū)進(jìn)速度設(shè)計(jì)參數(shù)基本在7～10cm/s范圍內(nèi)，從我國目前的電除塵器本體和電氣控制系統(tǒng)的制造水平的角度來講是偏大的，達(dá)不到應(yīng)有的除塵效率?，F(xiàn)在新投入及改造的電除塵器設(shè)計(jì)的有效驅(qū)進(jìn)速度基本上在6～7cm/s之間，有的燃煤電廠由于煤種原因（如燃用準(zhǔn)格爾煤），其值選取在6cm/s以下。

3.2電場數(shù)、極板高度、長高比

過去電除塵器的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)一般為三電場，極板有效高度為12米，單電場長度為3.5～4.5米，長高比在1～1.1，現(xiàn)在由于排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，電場數(shù)選取基本上是四至六電場，極板高度根據(jù)現(xiàn)場不同情況最高可達(dá)15～16米，長高比最大可達(dá)1.4以上。

3.3有效截面積、電場內(nèi)流速

現(xiàn)在由于環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)提高及煤種的變化，為了降低煙氣在電場內(nèi)的風(fēng)速，電除塵器的截面積選取比過去大了30%～50%。風(fēng)速由1.1～1.2m/s降至0.7～0.9m/s。

總之，現(xiàn)在無論是新建電除塵器還是改造電除塵器，要根據(jù)電廠的設(shè)計(jì)要求及改造場地實(shí)際情況來選取以上設(shè)計(jì)參數(shù)，要考慮未來環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，讓設(shè)計(jì)參數(shù)都在合理的范圍內(nèi)，在保證電除塵器有足夠的收塵面積來達(dá)到其設(shè)計(jì)效率的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能目的。

4、火花的檢測(cè)與控制

將火花可以簡單的理解成發(fā)生瞬間短路，發(fā)生短路時(shí)二次電流升高，二次電壓下降且電流、電壓同時(shí)變化。原控制器的火花檢測(cè)是通過檢測(cè)二次電壓，不檢測(cè)二次電流來判斷的。在電場正常的情況下，若電壓采樣回路有問題或出現(xiàn)干擾時(shí)，控制器會(huì)判斷出二次電壓異常，此時(shí)便會(huì)檢測(cè)到假火花。優(yōu)化后的控制器的是通過檢測(cè)二次電流和二次電壓兩種信號(hào)的方式來判斷的火花的產(chǎn)生。不僅能夠準(zhǔn)確的判斷出火花產(chǎn)生的時(shí)間，并能在小于10ms的時(shí)間內(nèi)對(duì)火花做出抑制，確保火花及時(shí)熄滅，以減少火花對(duì)電能的無效消耗及電除塵器本體的電蝕。

優(yōu)化后的控制器只需采用一種火花抑制模式：自動(dòng)抑制模式。該模式在火花產(chǎn)生時(shí)將二次電流縮小到一定的程度，自動(dòng)抑制火花；在火花熄滅后二次電流從電流步長處開始，根據(jù)火花率設(shè)置的大小，按照兩個(gè)不同的斜率上升，直至產(chǎn)生下一個(gè)火花。

5、反電暈的抑制原理

反電暈的危害：反電暈的產(chǎn)生對(duì)除塵效率有非常大的負(fù)面作用，如陽極板附近電離出了大量的陰、陽離子，陽離子會(huì)在電場的作用下向陰極線運(yùn)動(dòng)，中和運(yùn)動(dòng)中的荷電粉塵表面的陰離子，使粉塵顆粒的電性變?yōu)橹行浴Ｒ虼朔蹓m飛向陽極板的有效驅(qū)進(jìn)力降低，驅(qū)進(jìn)速度降低，粉塵非常容易逃逸出電場，從而使電除塵的效率大大降低。

優(yōu)化后的控制器抑制反電暈的原理：為了抑制反電暈，優(yōu)化后的控制器需采用半脈沖間隔充電方式，即電除塵器的電源控制系統(tǒng)不是每個(gè)半波都觸發(fā)可控硅，而是在供給整流變壓器一個(gè)半波電之后，會(huì)屏蔽幾個(gè)半波，然后再給整流變壓器供電。這就需要考慮合適的充電比 （1：X， 其中X 為設(shè)置的屏蔽半脈沖數(shù)加1）和脈沖電流（即給整流變壓器供電的這個(gè)半波的二次電流值）。在充電比1：X中，僅有第1個(gè)波形的時(shí)間段是給陰極線供電，使電暈區(qū)的空氣電離產(chǎn)生負(fù)離子，負(fù)離子向陽極板運(yùn)動(dòng)黏附在陽極板上，從而抑制反電暈。

6、獨(dú)特的減電壓振打方式及多套定時(shí)器設(shè)置

優(yōu)化后的控制器，既可以控制整流變壓器的運(yùn)行，也可以控制振打和加熱系統(tǒng)，是真正意義上的高低壓一體的綜合電除塵控制器。而且集成的5路DO輸出可以定義為陽打控制、陰打控制、槽板振打控制、大梁加熱、灰斗加熱。這樣配置就相當(dāng)于每個(gè)電場設(shè)備均采用獨(dú)立的單元來進(jìn)行控制，不會(huì)對(duì)其他電場帶來影響。相比優(yōu)化前低壓設(shè)備統(tǒng)歸一臺(tái)PLC控制的方式，可以大大降低因PLC故障帶來的隱患，比如全部低壓振打、加熱無法自動(dòng)控制等。

優(yōu)化后的控制器引入了獨(dú)特的減電壓振打控制功能，在陽極集塵板振打時(shí)將高壓整流停運(yùn)1～3分鐘，停止高壓靜電對(duì)集塵板粉塵的吸附力，可以有效的防止反電暈和火花的產(chǎn)生，使電場工作在最佳狀態(tài)。具有8套可供設(shè)置的定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器均有起始和結(jié)束時(shí)間，可以對(duì)單日內(nèi)不同時(shí)間段的振打方式進(jìn)行靈活設(shè)置。

7、采取的節(jié)能措施

對(duì)一至四期電除塵電場二次電流進(jìn)行優(yōu)化。將三四五工頻電場依次電流極限分別進(jìn)行限制為：310A、290A、280A，并根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的實(shí)時(shí)變化，設(shè)置電除塵電場二次電流運(yùn)行區(qū)間電流，實(shí)現(xiàn)二次電流隨負(fù)荷變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，參考以下區(qū)間進(jìn)行設(shè)置：

8、節(jié)能情況

經(jīng)過一年左右試驗(yàn)，并與未優(yōu)化之前的電除塵電量對(duì)比，電量成倍下降，從而有效降低電除塵用電量，以7號(hào)機(jī)組為例：

7號(hào)機(jī)組高頻電源優(yōu)化前后電量對(duì)比：

年節(jié)約電費(fèi)約81.3萬元。8臺(tái)機(jī)組年節(jié)約電費(fèi)81.3×8=650.4萬元

9、結(jié)論

通過剖析電除塵控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在的問題，從理論上定性和定量地加以論證，對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造和優(yōu)化，提高了電除塵控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，同時(shí)在節(jié)能方面取得了顯著效果。通過系統(tǒng)優(yōu)化后有效提高設(shè)備的健康水平和自動(dòng)化水平，在理論與實(shí)踐相結(jié)合的設(shè)備治理過程中大膽創(chuàng)新， 使電除塵控制系統(tǒng)可靠性提高及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行， 通過可行性和經(jīng)濟(jì)性分析， 可以看出除灰系統(tǒng)提高可靠性和節(jié)能工作不但可行， 而且具有很強(qiáng)的可操作性， 對(duì)電除塵控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試具有指導(dǎo)和借鑒意義。

作者簡介：：李 聰，（1974---），男，籍貫：山西省渾源縣，學(xué)歷：大專學(xué)歷，助理工程師，研究方向：電力工程