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        600MW機(jī)組電除塵器高頻電源的運(yùn)行與優(yōu)化

        2018-09-10 06:29:52李闖
        大東方 2018年5期
        關(guān)鍵詞:安全運(yùn)行能耗

        摘 要:本文介紹了遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司600MW機(jī)組電除塵器高頻電源的組成部分、工作原理及在實(shí)際運(yùn)行中的優(yōu)勢。并對電除塵器除塵效率提高的同時(shí),出現(xiàn)的能耗增加、二次揚(yáng)塵現(xiàn)象及鍋爐啟動(dòng)過程中投油穩(wěn)燃與保證電除塵器安全運(yùn)行的矛盾等實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行逐一分析,并提出了優(yōu)化對策。

        關(guān)鍵詞:高頻電源;能耗;二次揚(yáng)塵;安全運(yùn)行

        一、概況

        遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司二期5、6號機(jī)組為2臺(tái)600MW哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)、制造的超超臨界機(jī)組,分別于2008年7月和12月投產(chǎn)發(fā)電;鍋爐型號HG-1795/26.15-YM4型,最大出力1795t/h,設(shè)計(jì)過熱器蒸汽出口溫度為605℃,再熱器蒸汽出口溫度為603℃,為超超臨界變壓運(yùn)行直流鍋爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。設(shè)計(jì)排煙溫度130℃,熱力計(jì)算額定負(fù)荷時(shí)的排煙溫度為157 ℃。每臺(tái)爐配置兩臺(tái)50%容量的電除塵器,每臺(tái)電除塵器的煙氣通道數(shù)量為40個(gè)、雙室布置、陽極板間距400mm、流通面積240m2;沿著煙氣流動(dòng)方向分為五個(gè)電場。電除塵器原采用GGAJ02-1.0A/72型高壓硅整流單相、工頻整流電源,為了提高除塵效率,2016年更換為福建龍凈環(huán)保股份有限公司的STR03型高頻高壓整流電源。

        二、電除塵器的高頻電源介紹

        (1)高頻電源的組成部分

        高頻電源結(jié)構(gòu)上由高頻控制柜和高頻變壓器組成。高頻控制柜分為前腔、后腔和側(cè)腔三個(gè)部分。側(cè)腔安裝斷路器、接觸器、控制回路,前腔安裝變換器、整流橋、電抗器、側(cè)部安裝機(jī)柜熱交換器對腔內(nèi)器件進(jìn)行散熱,同時(shí)設(shè)有儀表板,可清楚的觀察母線電壓、一次電流、二次電壓、二次電流以及操作終端的內(nèi)容。后腔安裝散熱風(fēng)機(jī)、諧振電容等。

        (2)高頻電源的工作原理

        高頻高壓整流電源是將三相交流電經(jīng)整流和濾波后產(chǎn)生580V左右的直流電壓,由IGBT全橋逆變,經(jīng)諧振電容震蕩產(chǎn)生最高20KHz交變電流,再經(jīng)高頻變壓器升壓整流后形成高頻高壓脈動(dòng)直流送入電除塵器。

        高頻電源原理上主要由三大塊組成,即變換器、高頻變壓器、控制器,如下圖所示。三相交流輸入整流為直流電源,經(jīng)逆變?yōu)楦哳l交流,最后整流輸出直流高壓。變換器實(shí)現(xiàn)直流到高頻交流的轉(zhuǎn)換,高頻變壓器/高頻整流器實(shí)現(xiàn)升壓整流輸出,為ESP提供供電電源。

        (3)高頻電源的優(yōu)點(diǎn)

        ①提高除塵效率

        基于高頻開關(guān)技術(shù)的高頻電源是一個(gè)與線路頻率無關(guān)的可變脈動(dòng)電源,給除塵器提供接近純直流到脈動(dòng)幅度很大的各種電壓波形,針對各種特定的工況,可以提供最合適的電壓波形,從而提高除塵效率。與工頻50/60Hz高壓電源相比,高頻電源純直流供電時(shí)的輸出電壓紋波通常小于5%,遠(yuǎn)小于工頻電源35%~45%的紋波百分比,其閃絡(luò)電壓高,運(yùn)行平均電壓可達(dá)工頻電源的1.3倍,運(yùn)行電流可達(dá)工頻電源的2倍,在同樣的電場里,能夠輸入更多的功率,從而能夠有效的提高收塵效率。改造前的工頻電源與改造后的高頻電源供電輸出對比圖如下圖所示:

        ②電源適應(yīng)性好

        高頻電源功率因數(shù)可以達(dá)到0.95,轉(zhuǎn)換效率可以高達(dá)94%以上,比較工頻電源的功率因數(shù)和轉(zhuǎn)換效率至少節(jié)電22%。間歇性供電時(shí),高頻電源供電脈寬最小可達(dá)到1ms(工頻電源最小為10ms),通過調(diào)整充斷電的時(shí)間比,可以有效抑制反電暈現(xiàn)象,達(dá)到節(jié)約電能的目的。

        ③電暈功率高

        工頻整流電源工作時(shí),二次電壓平均值和峰值電壓偏差較大,很高的峰值電壓極易在電場內(nèi)部產(chǎn)生火花,進(jìn)而造成電除塵器整體電暈效率下降;與此相反,高頻整流電源工作時(shí),二次電壓紋波很小,基本是平穩(wěn)直流,不會(huì)出現(xiàn)工頻電源供電時(shí)很高的峰值電壓,因此電場內(nèi)部不易放電,可以把運(yùn)行電壓和電流大幅提升,提高了電暈功率,實(shí)現(xiàn)保效節(jié)能,特別適用于高比電阻粉塵工況。

        ④火花控制能力強(qiáng)

        高頻電源供電時(shí)每個(gè)脈沖的時(shí)間很短,火花關(guān)斷時(shí)間<10μs(工頻電源供電時(shí)需10ms),火花能量損失小,電場恢復(fù)快(約為工頻電源恢復(fù)時(shí)間的25%),同時(shí),先進(jìn)的控制系統(tǒng)保障火花產(chǎn)生后的恢復(fù)分三個(gè)不同斜率的階段進(jìn)行,有效地延緩后續(xù)火花的產(chǎn)生,從而實(shí)現(xiàn)低火花率運(yùn)行,達(dá)到更高的除塵效率。

        三、電除塵器高頻電源改造后出現(xiàn)問題與對策

        電除塵器高頻電源改造之后,除塵效率明顯提高了,同時(shí)帶來了能耗增加、出口二次揚(yáng)塵現(xiàn)象嚴(yán)重等問題,同時(shí)機(jī)組啟動(dòng)過程若需投油穩(wěn)燃,也會(huì)對電除塵器的安全運(yùn)行帶來隱患,下面針對以上三個(gè)問題逐一進(jìn)行分析解決。

        (1)高頻電源的能耗增加問題與對策

        電除塵器高頻電源改造后粉塵排放大幅度下降,同時(shí)能耗也明顯提高,具體參數(shù)對比如下表所示:

        從上表中可以看出,電除塵器高頻電源改造之后,鐵嶺電廠#5、#6爐粉塵排放濃度均大幅度下降,分別下降了43 mg/Nm3、45 mg/Nm3;除塵效率分別提高了0.17%、0.17%。同時(shí),電除塵器能耗也相應(yīng)增加為原來的217.27%、231.33%,增加了一倍左右。

        對高頻電源的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的原則如下:

        ①前部電場:二次電流低,充斷電時(shí)間比低,適用于前部電場粉塵濃度高環(huán)境,保持連續(xù)的低二次電流供電,既能保障除塵效率,又可以防止放電,起到節(jié)能的效果;

        ②后部電場:二次電壓高,充斷電時(shí)間比高,適用于后部電場粉塵濃度低的環(huán)境,既能保障粉塵的荷電效果,同樣可以起到節(jié)能的效果。

        在對高頻電源參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化之后,單臺(tái)機(jī)組每天能耗下降了大約7000kWh。

        (2)電除塵器出口粉塵的二次飛揚(yáng)問題與對策

        電除塵器出口的粉塵二次飛揚(yáng)問題比較嚴(yán)重,尤其是入口加裝了低溫省煤器之后,平均一天24小時(shí)比較明顯的二次飛揚(yáng)現(xiàn)象有34—36次。經(jīng)過我們分析,二次飛揚(yáng)問題是由于電除塵器前低溫省煤器投運(yùn)后,煙溫降低導(dǎo)致粉塵比電阻下降,電除塵器整體效率提高的同時(shí),靜電除塵器陽極板對粉塵的粘附力下降,粉塵顆粒間的斥力加強(qiáng),造成二次揚(yáng)塵現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

        總體來講,為了降低電除塵器出口的粉塵二次飛揚(yáng),運(yùn)行中總結(jié)如下幾條措施:

        ①維護(hù)好干式電除塵器和輸灰系統(tǒng)等除塵設(shè)備的正常運(yùn)行。

        ②適當(dāng)延長振打周期,其中五電場振打周期從原來的60分鐘延長為90分鐘;

        ③在振打時(shí),只需一個(gè)陽極進(jìn)行振打,避免任何時(shí)候兩個(gè)陽極同時(shí)振打;

        ④取消出口五電場的長振打,縮短其單次振打時(shí)間。

        按照上述原則對電除塵器振打進(jìn)行優(yōu)化后,二次揚(yáng)塵問題基本解決了。

        (3)機(jī)組啟動(dòng)過程中保證電除塵器安全運(yùn)行的對策

        機(jī)組啟動(dòng)過程中,若需投油穩(wěn)燃,未完全燃燒的燃油顆粒流經(jīng)電除塵器時(shí),由于陽極板的電荷作用燃油顆粒會(huì)積存在陽極板上,當(dāng)遇有電除塵器火花放電等明火時(shí),可能會(huì)造成二次燃燒,帶來運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。為了盡量減少陽極板積油可能對電除塵器造成污染,同時(shí)盡量降低粉塵的排放,實(shí)際運(yùn)行中總結(jié)了如下對策:

        ①機(jī)組剛剛啟動(dòng)時(shí),只投運(yùn)二、三電場運(yùn)行,將二次電流控制較低范圍以內(nèi);

        ②隨著鍋爐負(fù)荷、煙氣流量的增加逐漸提高二次電流,再逐級投入其他電場;

        ③逐級投入電場的同時(shí)投入電除塵器連續(xù)振打;

        ④保證吸收塔入口粉塵排放控制在50mg/m2以內(nèi)。

        這樣就能保障機(jī)組啟動(dòng)過程中煙塵排放達(dá)標(biāo)的同時(shí),確保電除塵器極板不積存燃油顆粒。

        四、結(jié)論

        遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司600MW機(jī)組電除塵器高頻電源改造之后,在運(yùn)行中逐步摸索經(jīng)驗(yàn),在保障粉塵排放完全滿足國家相關(guān)環(huán)保規(guī)定的同時(shí),電除塵器運(yùn)行參數(shù)得到了進(jìn)一步優(yōu)化,高頻電源能耗高、二次揚(yáng)塵等問題得到了有效控制,機(jī)組啟動(dòng)過程中電除塵器的安全問題也得到了有效解決。

        參考文獻(xiàn)

        [1]舒英鋼.燃煤電廠電除塵技術(shù)綜述[A].第十五屆中國電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C],2013年

        [2]張谷勛,蔣云峰.電除塵器電源的發(fā)展方向——高頻化和數(shù)字化[J].電源世界,2007年01期

        [3]有關(guān)制造廠家產(chǎn)品說明書、技術(shù)要求及圖紙。

        作者簡介

        李闖(1981—),男,漢族,東北電力大學(xué)工程碩士,高級工程師,從事火力發(fā)電廠集控運(yùn)行工作,遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司。

        (作者單位:遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司)

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