火電廠電除塵器電控系統(tǒng)的節(jié)能改造

喬永成，王新中

(陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 晉城 048102)

火電廠電除塵器電控系統(tǒng)的節(jié)能改造

喬永成，王新中

(陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 晉城 048102)

電除塵器是火力發(fā)電廠的高能耗設(shè)備，從細(xì)節(jié)入手，挖掘電除塵器節(jié)能潛力，利用原有設(shè)備進(jìn)行改造，采用簡(jiǎn)易脈沖供電方式和臨界反電暈供電方式可以提高電除塵器電能的利用率，大幅度地降低電除塵器的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。通過(guò)對(duì)電除塵器電控系統(tǒng)改造實(shí)例的前后電場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行比較，說(shuō)明這種改造方法是可行的，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、節(jié)能與環(huán)保三者的兼顧與統(tǒng)一。

電除塵器電控系統(tǒng)改造;節(jié)能;簡(jiǎn)易脈沖供電;臨界反電暈供電;降壓振打

引言

電除塵器是重要的環(huán)保設(shè)備，絕大多數(shù)火力發(fā)電廠都是利用電除塵器來(lái)降低鍋爐煙塵的排放量。近年來(lái)，按照國(guó)家的環(huán)保要求，火力發(fā)電廠必須配套建設(shè)相應(yīng)的脫硫系統(tǒng)，并對(duì)火力發(fā)電廠的煙塵排放量提出了更高的要求。當(dāng)前，受煤炭需求的高增長(zhǎng)拉動(dòng)及煤炭產(chǎn)量增速相對(duì)較低的影響，煤炭資源總體供不應(yīng)求，電煤連續(xù)供應(yīng)緊張，已形成對(duì)電力安全穩(wěn)定供應(yīng)的隱患?；鹆Πl(fā)電企業(yè)為增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，已把節(jié)能降耗、減少企業(yè)成本性支出，作為當(dāng)前生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工作的重點(diǎn)。電除塵器也是火力發(fā)電廠的高耗能設(shè)備，一般情況下電除塵器的耗電量約占機(jī)組容量的4‰。既要實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能，又要確保設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性改造，對(duì)原有電除塵器控制系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改造，是一種行之有效的方法。本文以陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司4#機(jī)組電除塵器電控系統(tǒng)改造為實(shí)例，闡述了采用簡(jiǎn)易脈沖供電方式和臨界反電暈供電方式可以提高電除塵器電能的利用率，大幅度降低電除塵器的能耗，對(duì)企業(yè)的節(jié)能、減少企業(yè)成本性支出有重要意義。

1 改造前電除塵器運(yùn)行能耗分析

陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司總裝機(jī)容量為6×350MW。每臺(tái)爐配置了兩臺(tái)雙室三電場(chǎng)電除塵器，電除塵器本體采用山西電力環(huán)保廠的產(chǎn)品，電除塵器電氣控制系統(tǒng)采用浙江佳環(huán)電子有限公司的DJ-96型高壓電源控制裝置，額定電壓72kV、額定電流1200mA，正常運(yùn)行時(shí)二次電壓運(yùn)行在45～65kV，二次電流運(yùn)行在800～1200mA，工作方式為火花率整定。4#爐電除塵器電控系統(tǒng)改造前具體運(yùn)行參數(shù)和電暈功率見(jiàn)表1。

表1 改造前4#爐電除塵器電控系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及電場(chǎng)電暈功率計(jì)算

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，電除塵器二次電流較大，接近于額定電流工況，因此，電除塵器在“大功率高能耗”的工作方式下運(yùn)行。除塵器高壓電場(chǎng)總電暈功率為803.03kW，除塵效果雖然可滿(mǎn)足環(huán)保要求，但除塵器的能耗相對(duì)較大，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求。

電除塵器在實(shí)際運(yùn)行中，用于靜電高壓除塵的電能消耗一般分為3類(lèi)：1）用于粉塵的荷電與捕集的電能，稱(chēng)為“有效”電能；2）對(duì)粉塵的荷電和捕集起破壞作用的電能，稱(chēng)為“反效”電能；3）介于上述兩者之間的電能稱(chēng)為“無(wú)效”電能，即沒(méi)有起到粉塵的荷電和捕集的電能。研究資料表明，電除塵器在實(shí)際運(yùn)行中，這三種電能是同時(shí)存在的，在火花率整定模式下，有效電能占的比例很小，其他兩種電能卻占絕大部分。因此，改造的目的在于提高電除塵器有效電能的比例，降低其他兩種電能比例，從而達(dá)到電除塵器節(jié)能的目標(biāo)。

2 電控系統(tǒng)改造的方法及特點(diǎn)

陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司電除塵器電控系統(tǒng)改造前采用浙江某電子公司DJ-96型電源控制裝置，由于受投產(chǎn)初期技術(shù)水平限制，電場(chǎng)供電采用持續(xù)直流供電方式，為了使電除塵器的除塵效率盡量高，煙塵排放濃度盡量低，電源往往工作在火花率整定方式下，電除塵器運(yùn)行中的二次電壓和二次電流很大，有時(shí)部分參數(shù)接近于額定值。近年來(lái)國(guó)內(nèi)電除塵控制系統(tǒng)廠家致力于研究電除塵系統(tǒng)的節(jié)能方法，間隙供電或簡(jiǎn)易脈沖供電技術(shù)在電除塵器高壓供電方式上得到開(kāi)發(fā)應(yīng)用。浙江某電子有限公司在保證如上供電方式的情況下又開(kāi)發(fā)出一種臨界反電暈供電模式，這兩種供電方式的運(yùn)用能夠大幅度減少電除塵器運(yùn)行中的無(wú)效和反效電能的消耗，提高有效電能的比例。結(jié)合該廠生產(chǎn)實(shí)際，考慮到本次六臺(tái)爐電除塵器電控系統(tǒng)改造的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，本次電除塵電控系統(tǒng)改造只需將電除塵高壓供電控制裝置由原來(lái)的DJ-96型升級(jí)為JH-3000C型，增加簡(jiǎn)易脈沖供電模式和臨界反電暈控制模式，高壓設(shè)備與低壓設(shè)備聯(lián)控進(jìn)行可靠的降壓振打，上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行程序升級(jí)增加負(fù)荷自動(dòng)控制并進(jìn)行程序優(yōu)化，保留電除塵器低壓控制柜。改造可在機(jī)組運(yùn)行工況下進(jìn)行，每臺(tái)爐改造只需4天時(shí)間。本次電除塵器電控系統(tǒng)改造的特點(diǎn)有：

（1）結(jié)合運(yùn)用兩種工作方式，提高有效電能的比例

JH-3000C型高壓供電控制裝置其中的兩種工作方式為簡(jiǎn)易脈沖供電方式和臨界反電暈控制方式。簡(jiǎn)易脈沖供電運(yùn)行方式的控制原理是周期性改變供電半波幅度，適用于粉塵電阻比較高的場(chǎng)合。在臨界反電暈控制方式下，控制器能根據(jù)電場(chǎng)中電壓電流的變化，自動(dòng)調(diào)整工作點(diǎn)，使設(shè)備提供的電壓維持在電場(chǎng)能接受的最高電壓附近，并有效地減小二次電流，防止反電暈的出現(xiàn)。電除塵器在實(shí)際運(yùn)行中，在不同電場(chǎng)中靈活運(yùn)用如上兩種工作方式，可有效地兼顧節(jié)能與除塵效率。

（2）根據(jù)機(jī)組負(fù)荷自動(dòng)控制供電模式，提高節(jié)能效果

改造中，對(duì)上位機(jī)的程序進(jìn)行了升級(jí)，增加了負(fù)荷自動(dòng)控制功能。從機(jī)組側(cè)引接機(jī)組功率信號(hào)，接入電除塵上位機(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)根據(jù)機(jī)組不同的負(fù)荷，按照預(yù)先設(shè)定的策略表，及時(shí)修改各電場(chǎng)的供電方式和參數(shù)，修改周期約為5s。機(jī)組負(fù)荷自動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)，可有效地利用電除塵電能，及時(shí)提高電除塵的有效電能，達(dá)到節(jié)能的效果。

（3）采用低壓設(shè)備聯(lián)控進(jìn)行降壓振打，提高了高壓電場(chǎng)降壓振打的可靠性

降壓振打的目的是為了使陽(yáng)極板有更好的清灰效果，在提高除塵效率的同時(shí)，又保證降壓時(shí)對(duì)除塵效率的影響也比較小。JH3000C電除塵高壓控制器具有靈活的降壓振打功能，實(shí)現(xiàn)高低壓設(shè)備協(xié)同工作方式，這種方式的高壓控制器需檢測(cè)陽(yáng)極振打運(yùn)行信號(hào)，將低壓陽(yáng)極振打運(yùn)行信號(hào)通過(guò)無(wú)源觸點(diǎn)引入同電場(chǎng)的高壓控制柜。這樣根據(jù)陽(yáng)極振打次數(shù)合理地選擇降壓振打周期，可提高電除塵器的清灰效果，有效減少煙塵的排放量。如下圖所示：

高低壓設(shè)備協(xié)同工作方式示意圖

3 改造后的經(jīng)濟(jì)性分析

電除塵器改造后具體運(yùn)行參數(shù)和電場(chǎng)電暈功率見(jiàn)表2。改造前電除塵器高壓電場(chǎng)總電暈功率為 803.03kW，改造后電除塵高壓電場(chǎng)總電暈功率為477.39kW，與改造前相比，改造后電暈功率降低325.64kW，降幅為40.55%，節(jié)能幅度十分顯著。用電除塵耗電量計(jì)量，取改造前后三天電量的平均值為參考，其中改造前平均耗電量為23,273kW?h/d，改造后平均耗電量為13,836kW?h/d，以每臺(tái)機(jī)組利用天數(shù)為300天來(lái)計(jì)算，一年可節(jié)約電量2.83GW?h。以發(fā)電成本0.30元/kW?h估算，則改造后一臺(tái)爐的電除塵器一年可節(jié)省84.9萬(wàn)元。這樣六臺(tái)爐一年可節(jié)省509.4萬(wàn)元，本次六臺(tái)爐電除塵電控系統(tǒng)改造工程投資約170萬(wàn)元，投資回收期不到一年，其經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

表2 改造后4#爐電除塵器電控系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及電場(chǎng)電暈功率計(jì)算

4 結(jié)論

（1）電除塵器作為火力發(fā)電廠環(huán)保除塵的重要設(shè)備，絕大多數(shù)運(yùn)行在“大功率高能耗”的工作方式下。在火花率整定方式下，持續(xù)直流供電、電暈放電是造成電除塵電能利用率極低的主要原因。

（2）脈沖供電方式和臨界反電暈供電方式二者的結(jié)合運(yùn)用能夠有效地降低除塵器運(yùn)行中無(wú)效電能和反效電能的消耗量，從而提高了有效電能的比例和電能有效利用率，達(dá)到了環(huán)保與節(jié)能二者的兼顧與統(tǒng)一。

（3）對(duì)于350MW機(jī)組只配備兩臺(tái)雙室三電場(chǎng)電除塵器，就能達(dá)到除塵效率和節(jié)能的雙贏改造效果。

（4）隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，火力發(fā)電廠應(yīng)繼續(xù)推進(jìn)技術(shù)更新改造，依靠科技促進(jìn)電除塵器節(jié)能工作，深挖電除塵器節(jié)能潛力，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)，為建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)盡一份力量。

[1] 高香林. 除塵技術(shù)[M].北京：華北電力大學(xué)出版社，2001.

[2] 胡志光.電除塵器運(yùn)行及維護(hù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

[3] 陳沫，周元龍.基于效率的電除塵電源節(jié)能改造分析及應(yīng)用[J].中國(guó)電力，2008 （9）：61-64.

[4] 陽(yáng)城電廠一期電除塵電控系統(tǒng)改造竣工報(bào)告[R].浙江：浙江佳環(huán)電子有限公司，2009.

Abstract:The ESP is the high energy consumption devices in coal power plant. By adopting the simple pulse power supple and the critical anti-corona power supply, the utilization of energy can be improved. The improvement for energy saving in electric control system has been carried out in six units in Yangcheng International Power Generation Co., Ltd. It consists of upgrading the electric control system devices from DJ-96 to JH-3000, by adding simple pulse power supply model, critical anti-corona power supply, low-voltage vibration and automatic control model. The total electric corona power is decreased by 40.55%. It shows that the improvement for energy saving in electric control system is feasible. So that it integrates economy, energy saving with environmental protection.

Key words:improvement for energy saving in electric control system of ESP; energy saving; simple pulse power supply; critical anti-corona power supply; low-voltage vibration

Improvement for Energy Saving in Electric Control System of ESP in Coal Power Plant

QIAO Yong-cheng, WANG Xin-zhong

(Yangcheng International Power Generation Co., Ltd, Jincheng Shanxi 048102, China)

X701.2

A

1006-5377（2010）08-0035-03