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(jì)的發(fā)展、技術(shù)水平的提升,人們對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量問題越來越關(guān)注,國家對(duì)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)限值管理越來越嚴(yán)格,1882~2020年共經(jīng)歷了7個(gè)階段,從最開始1882年無標(biāo)準(zhǔn),到2014年6月,國務(wù)院首次發(fā)文要求新建燃煤發(fā)電機(jī)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(duì)于近幾年新建電除塵器按超低排放的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行限制,其相應(yīng)的電氣設(shè)備的選型和控制應(yīng)該采用新型的成熟技術(shù),既能提效節(jié)能也能更加的自動(dòng)化,同時(shí)降低人工成本。故對(duì)于近年來火電廠新建電除塵的幾大電氣部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
(1)電除塵器是在兩個(gè)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(gè)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(qū)進(jìn)而沉積在電極上,以達(dá)到粉塵和氣體分離的目的。驅(qū)進(jìn)速度與電場強(qiáng)度的平方成正比,電場強(qiáng)度與電場內(nèi)施加的電壓成正比,因此,在一般情況下,電場的運(yùn)行電壓越高,電除塵器效率越高?;痣姀S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(shè)備功率因數(shù)高、設(shè)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(shí),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(dòng)的直流輸出,這使得靜電除塵器能夠以次火花發(fā)生點(diǎn)電壓運(yùn)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(yùn)行的方式促進(jìn)除塵電源系統(tǒng)節(jié)能達(dá)50%以上,其節(jié)能降耗十分可觀。
(2)隨著自動(dòng)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(yuǎn)程對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。高壓電源也可以把其控制和運(yùn)行狀態(tài)通過通信的方式傳送至DCS,其主要的一些IO點(diǎn):二次電壓、二次電流、電流極限設(shè)定值、電源的啟動(dòng)和停止、備妥、故障等指令信號(hào)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(guān)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(guān)箱門,其高壓電源啟動(dòng)不了或者運(yùn)行的高壓電源直接跳閘,可以防止運(yùn)行過程中發(fā)生安全事故。
電除塵低壓設(shè)備種類很多,有熱風(fēng)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(bào)警系統(tǒng)等,這些設(shè)備的主回路和控制回路一般是放在低壓控制柜內(nèi)采用PLC進(jìn)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(shè)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(shí)時(shí)溫度,進(jìn)行溫度區(qū)間控制加熱器的啟動(dòng)和停止,使保溫箱加熱器運(yùn)行在設(shè)定的溫度區(qū)間范圍內(nèi)。保溫箱電加熱器是放置于絕緣瓷瓶的外側(cè),是為了防止瓷瓶受潮爬電,瓷瓶爬電會(huì)導(dǎo)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?yàn)闇囟冗^低而結(jié)塊堵住輸灰管路。熱風(fēng)吹掃系統(tǒng),主要是由電加熱器、風(fēng)機(jī)和手動(dòng)閥構(gòu)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(fēng)吹掃的風(fēng)機(jī)和加熱器的啟動(dòng)有連鎖,先打開風(fēng)機(jī)再開加熱器,先停止加熱器再停止風(fēng)機(jī),防止加熱器干燒,熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)是給陰極絕緣瓷瓶的內(nèi)壁送熱風(fēng),保證陰極絕緣瓷瓶內(nèi)壁干燥,防止電場的濕煙氣跑入瓷瓶內(nèi),導(dǎo)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(dāng)振打器線圈中流過直流電流時(shí),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(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)。將電磁振打器接成矩陣的方式,通過行選開關(guān)和列選開關(guān)決定具體哪個(gè)振打器工作,任何時(shí)刻,矩陣中每次只允許一個(gè)振打器投入運(yùn)行。由于沉積在電極上的粉塵上部顆粒細(xì)小并致密分布、黏性強(qiáng);下部顆粒粗并疏松排列,黏性變?nèi)?,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(dòng)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(jìn)行振打,根據(jù)振打的頻率不同,可以按分組的方式進(jìn)行設(shè)置,每組的振打頻率和振打高度都可以各自根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,同時(shí)可以跟高壓電源進(jìn)行斷電振打,更有利于清灰效果。料位監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)是在灰斗上安裝高低料位計(jì),把其高低料位信號(hào)送至上位機(jī),可以在遠(yuǎn)程進(jìn)行監(jiān)控,判斷出灰位,同時(shí),可以把這兩組料位信號(hào)送至輸灰系統(tǒng),一旦有高料位報(bào)警,可以讓輸灰系統(tǒng)把相對(duì)應(yīng)的灰斗加強(qiáng)輸灰,消除報(bào)警。
上位機(jī)系統(tǒng)用于遠(yuǎn)程集中監(jiān)控高低設(shè)備,把高壓電源和低壓設(shè)備的信號(hào)和控制通過通訊的方式傳送到上位機(jī)系統(tǒng),上位機(jī)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示電除塵的高低壓設(shè)備的運(yùn)行情況,上位機(jī)系統(tǒng)具有以鍋爐負(fù)荷為主、除塵器出口煙道濁度信號(hào)為輔自動(dòng)調(diào)節(jié)高壓電源脈沖運(yùn)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(yīng)的運(yùn)行方式,在保證除塵效率的基礎(chǔ)上,降低能耗。上位機(jī)系統(tǒng)可放置現(xiàn)場操作室和集控室,互為冗余。同時(shí),也可以以通信的方式與DCS系統(tǒng)通信,把電除塵器設(shè)備的參數(shù)和控制傳送給DCS系統(tǒng)。
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(dǎo)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(yīng)設(shè)獨(dú)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(shè)備及管道都應(yīng)可靠接地。
電纜橋架,電除塵器是鋼結(jié)構(gòu)的,電纜的敷設(shè)以橋架為主,橋架多采用鋼制梯級(jí)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(duì)于一些要求更高的現(xiàn)場還應(yīng)采用耐火電纜。橋架敷設(shè)時(shí),要設(shè)置阻火段,阻火段應(yīng)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(jìn)入盤、柜、屏、臺(tái)、箱的分支電纜,外部用阻燃型金屬軟管進(jìn)行保護(hù),進(jìn)入孔洞后,宜在電纜周圍包裹一層有機(jī)防火堵料,并可用有機(jī)防火堵料堵塞孔洞。
照明系統(tǒng),電除塵本體平臺(tái)上的照明燈具采用工業(yè)級(jí)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(jì)。LED燈具一般采用立管式安裝,固定在除塵器本體平臺(tái)的欄桿側(cè)或者起吊立柱上。照明配電箱宜放置在電除塵的Om層平臺(tái),樓梯旁邊,方便人員操作,內(nèi)部設(shè)置光控開關(guān)或時(shí)控開關(guān),以達(dá)到節(jié)能的目的,同時(shí)更加智能化可以減少現(xiàn)場人員的巡查任務(wù)。
我國對(duì)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一次次地提高,火電廠對(duì)降低大氣污染排放的設(shè)備越來越多,如除塵器、脫硫設(shè)備、濕式除塵器等。但作為火電廠煙氣除塵的第一級(jí)設(shè)備,鍋爐99%以上的煙塵都是由除塵器收塵下來,其運(yùn)行的好壞直接會(huì)影響后面二級(jí)除塵設(shè)備的除塵效果,也會(huì)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(shè)計(jì)對(duì)火電廠的大氣污染物的治理至關(guān)重要。