火電廠電除塵節(jié)能改造方案分析

余俐敏

（國(guó)電投江西電力有限公司南昌發(fā)電廠（新電分公司） 江西南昌 330117）

火電廠電除塵節(jié)能改造方案分析

余俐敏

（國(guó)電投江西電力有限公司南昌發(fā)電廠（新電分公司） 江西南昌 330117）

為降低電除塵器運(yùn)行能耗，進(jìn)一步提高除塵效率，新昌電廠將原電除塵系統(tǒng)改為MVC196-E型電控設(shè)備，對(duì)原控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面技術(shù)改造。該產(chǎn)品具有節(jié)能提效脈沖供電方式、自動(dòng)選擇運(yùn)行方式功能、全方位獲取設(shè)備運(yùn)行信息、智能閉環(huán)控制等技術(shù)特點(diǎn)。改造后得了顯著的節(jié)能提效效果，提高了電除塵器運(yùn)行的自動(dòng)化水平，為類似機(jī)組電除塵器節(jié)能改造提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。節(jié)能是我國(guó)的基本國(guó)策，已日益受到重視，電除塵器耗電占廠用電很大比例，如何在保證除塵效率的前提下，降低電除塵系統(tǒng)的廠用電用電量成為一項(xiàng)十分重要的工作。

電除塵器；控制系統(tǒng)；節(jié)能；改造

1 電除塵器耗電情況現(xiàn)狀

長(zhǎng)期耗電的設(shè)備主要是電除塵器高壓硅整流設(shè)備，它們實(shí)際耗電量見表1：（以＃1爐2012年8月18日15：10運(yùn)行數(shù)據(jù)為例，鍋爐機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷為600MW，除塵器的出口濁度在平均為32%，實(shí)際運(yùn)行有所變化，但從數(shù)據(jù)庫(kù)觀察該數(shù)據(jù)有代表性），具體說明如圖1。

由于當(dāng)前除塵器后兩個(gè)電場(chǎng)已經(jīng)在間歇供電狀態(tài)下運(yùn)行，也就是說已處于節(jié)能狀態(tài)，但從上述數(shù)據(jù)可以看出，還是有節(jié)能潛力的。在確保排放要求不降低的前提下，如果能大幅度降低電除塵器高壓硅整流設(shè)備的耗電，其效益是非常顯著的。

2 電控提效節(jié)能的原理

對(duì)電除塵器的節(jié)能功效和使用效率產(chǎn)生直接影響的是電暈功率。通常情況下，除塵效率與電暈功率成正比。在使用低硫煤的情況下，反電暈現(xiàn)象較為強(qiáng)烈，如果一味的增加電除塵器的供電功率，反而會(huì)導(dǎo)致反電暈增加，進(jìn)而導(dǎo)致除塵效率降低。反電暈指的就是在收塵極表面上沉積的高比電阻粉塵層發(fā)生的局部放電現(xiàn)象。高比電阻粉塵在荷電的影響下在到達(dá)收塵極之后，電荷不能被輕易釋放。隨著極板上沉積的粉塵層不斷加厚，釋放電荷的難度就會(huì)日益增加。在這樣的情況下：①粉塵層沒有將電荷全部釋放出來，其部分表面極性與電暈極相同，從而對(duì)荷電粉塵產(chǎn)生一定的排斥作用。②荷電粉塵釋放電荷的速度比較緩慢，因此粉塵間的電位梯度就會(huì)比較大。一旦粉塵層的電場(chǎng)強(qiáng)度超過其臨界值，局部粉塵層孔隙就會(huì)發(fā)生擊穿反應(yīng)，產(chǎn)生的正離子的極性和電暈極的極性相反，并朝著電暈極方向運(yùn)動(dòng)，與電暈區(qū)的負(fù)電粒子相中和，使得電流增大，導(dǎo)致電壓降低，最終使得收塵性能發(fā)生顯著惡化。由此可見，高比電阻粉塵可能產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，消耗更多電能的同時(shí)導(dǎo)致收塵效率降低。反電暈時(shí)供電和除塵效率的關(guān)系如圖1。

表1

圖1 反電暈時(shí)供電和除塵效率的關(guān)系

以理論分析為基礎(chǔ)，通過實(shí)踐證明，通過降低電除塵器的運(yùn)行功率來抑制反電暈效果不顯著，而使用間歇脈沖供電方法來克制反電暈卻能有效的提高除塵效率，并且還能節(jié)約大量的電能。

另外，鍋爐負(fù)荷變化時(shí)有節(jié)能潛力：負(fù)荷下降導(dǎo)致電除塵器的進(jìn)口煙氣量下降，電場(chǎng)風(fēng)速降低，在這種條件下可以降低電除塵器運(yùn)行功率來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

但是，煤種、煙氣量、煙氣溫度、鍋爐操作因素等都是變化的，而且都會(huì)影響電除塵器運(yùn)行的重要因素，也是節(jié)能控制必須考慮的重要因素。簡(jiǎn)單采用降低電除塵器運(yùn)行功率和用人工設(shè)定間歇脈沖占空比的方法克服反電暈：①無法科學(xué)、準(zhǔn)確地設(shè)定參數(shù)；②無法隨工礦變化自動(dòng)改變參數(shù)和工作方式，因此，達(dá)不到提效節(jié)能的目的，甚至影響除塵效率。

3 改造方案

將原電除塵系統(tǒng)改為MVC196-E型電控設(shè)備，其主要特點(diǎn)有：

3.1 全方位獲取設(shè)備運(yùn)行信息

任何好的控制策略均要以全面、準(zhǔn)確的獲取有效的控制信息為基石。若不如此，這種控制就會(huì)失去精確性和完整性。①新型設(shè)備能夠以連續(xù)的方式對(duì)高壓硅整流設(shè)備中的二次電流和電壓進(jìn)行檢測(cè)，從而獲取電流和電壓的連續(xù)波形，獲取電流和電壓的火花放電波形。該檢測(cè)過程能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，且波形會(huì)實(shí)時(shí)更新。②新型設(shè)備能夠以自動(dòng)的方式在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)伏安（V－I）曲線族進(jìn)行測(cè)試，該族曲線涵蓋三組曲線：a.電壓平值曲線；b.電壓峰值曲線；c.電壓谷值曲線。相較于靜態(tài)曲線來說，動(dòng)態(tài)曲線族能夠?qū)﹄姀S的內(nèi)部情況作出全面、真實(shí)的反應(yīng)。以此為基礎(chǔ)，建立數(shù)學(xué)模型對(duì)工況特性進(jìn)行分析診斷，開發(fā)出軟件包對(duì)電場(chǎng)工況狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)診斷，能夠以自動(dòng)的方式分析電場(chǎng)動(dòng)態(tài)阻抗，能夠自動(dòng)檢測(cè)反電暈檢測(cè)，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)反電暈的定量分析，并且還能夠?qū)﹄妶?chǎng)電暈的放電能力和火花控制特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、分析、診斷、控制一體化，促使檢測(cè)精度和控制精度能夠得以進(jìn)一步的提升。因此，即便閉環(huán)反饋不將濁度儀測(cè)量值當(dāng)做控制信號(hào)，高壓供電設(shè)備也能夠以工況變化為基礎(chǔ)自主選擇運(yùn)行參數(shù)，自行選擇間歇脈沖供電占空比，以保證除塵效率能夠達(dá)到最高，同時(shí)又能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能目的。

3.2 自動(dòng)選擇運(yùn)行方式功能

電除塵處于動(dòng)態(tài)的運(yùn)行過程中，工況不同，其最佳運(yùn)行參數(shù)也不同，其運(yùn)行方式也不同。中高比電阻粉塵發(fā)生反電暈的幾率較大，從而使得除塵效率下降。理論和實(shí)踐均表明：間歇脈沖供電在克服高比電阻粉塵誘發(fā)的反電暈方面效果顯著，但由于間歇脈沖供電的占空比有1﹕2、1﹕4、1：6、1：8……1：40 和 2：2、2：4、2：6、2：8……2：40 等高達(dá)幾十種，運(yùn)行方式必須跟蹤工況的變化，如何自動(dòng)找到合適的控制方式、如何自動(dòng)設(shè)定運(yùn)行參數(shù)是高壓供電設(shè)備的一個(gè)難題。龍凈環(huán)保公司根據(jù)電除塵專業(yè)理論和積累的大量電除塵現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)開發(fā)出了一種新功能——“自動(dòng)選擇運(yùn)行方式”。該功能以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，使高壓供電設(shè)備以工況特性為基礎(chǔ)進(jìn)行自動(dòng)分析診斷，通過電參數(shù)反應(yīng)出工況變化，以自動(dòng)的方式選擇運(yùn)行參數(shù)和間歇脈沖供電占空比，以在保證除塵效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

3.3 智能閉環(huán)節(jié)能控制

龍凈環(huán)保具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的計(jì)算機(jī)智能集中控制系統(tǒng)（IPC），自動(dòng)管理、控制電除塵器高低壓等各設(shè)備的運(yùn)行，通過工況特性分析及反饋控制使設(shè)備始終運(yùn)行在功耗最小、效率最高的理想狀態(tài)。

眾所周知，電場(chǎng)工況分析診斷對(duì)電除塵器的運(yùn)行與控制是十分重要的，也是電除塵器節(jié)能控制的基礎(chǔ)。龍凈環(huán)保在電力行業(yè)有著廣泛的用戶，上千臺(tái)電除塵器在運(yùn)行，同時(shí)又具有獨(dú)特的機(jī)電一體化強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢(shì)。幾年來，龍凈對(duì)眾多正在運(yùn)行的電除塵器進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作，收集了大量的極其重要的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，形成了完整的運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。在此基礎(chǔ)上，我們以現(xiàn)場(chǎng)工況分析為基礎(chǔ)，以鍋爐負(fù)荷、濁度、煙氣量、煙氣溫度、吹灰信號(hào)等多種信號(hào)為反饋，開發(fā)實(shí)現(xiàn)了新的電除塵器節(jié)能軟件。在節(jié)能軟件包控制下后，IPC系統(tǒng)根據(jù)工況特性分析軟件對(duì)工況的分析、根據(jù)鍋爐負(fù)荷的變化情況自動(dòng)選擇高壓供電的間歇供電占空比和運(yùn)行參數(shù)，從而達(dá)到最佳的除塵效率和節(jié)能效果，新型IPC節(jié)能控制效果十分顯著，在保證除塵效率不降低或有提高的前提條件下最高節(jié)電率可達(dá)90%，平均節(jié)電率大于50%?？刂葡到y(tǒng)可以很好地把高壓硅整流設(shè)備具有的“自動(dòng)選擇運(yùn)行方式”功能和計(jì)算機(jī)智能集中控制系統(tǒng)的智能閉環(huán)控制有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)智能化控制，使設(shè)備始終運(yùn)行在功耗最小，效率最高的理想狀態(tài)。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

參照＃1爐2011年8月18日運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)行有功功率=679.8108kW

從技術(shù)分析和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)，按節(jié)能率40%進(jìn)行估算，節(jié)電功率＝271.92kW

按每年運(yùn)行 280d估算，每年可節(jié)電 271.92kW×24h×280d=1827331.43kW·h

按每度電 0.4元估算，每年可省 1827331kW·h×0.4元/kW·h=730932.6元，可見，使用新的電除塵器節(jié)能技術(shù)，效益十分顯著。每年可省73萬元以上。

5 改造方案

（1）用MVC196-E型控制器改造原有控制器，增加節(jié)能軟件，使之具備節(jié)能控制功能；其余設(shè)備保留，共16臺(tái)；

（2）在振打控制柜上加上更換新型振打綜合板及軟件，共2臺(tái)；

（3）更換IPC控制系統(tǒng)一套（增加復(fù)合式斷電振打功能及節(jié)能控制功能）；

（4）從鍋爐主機(jī)控制室或脫硫控制室敷設(shè)一路鍋爐負(fù)荷信號(hào)（4～20mA）電纜至IPC控制平臺(tái)。

6 總結(jié)

經(jīng)過我們不斷的分析、歸納、總結(jié)，經(jīng)過多次改進(jìn)，建立了最新的工況特性分析診斷的數(shù)學(xué)模型，從而得出電除塵器的反電暈指數(shù)或常電暈指數(shù)可靠的計(jì)算方法，可以正確地反映整臺(tái)電除塵器的工況狀態(tài)和變化趨勢(shì)，準(zhǔn)確地選擇出最佳運(yùn)行方式和節(jié)能工作方式，從而大大提升了效率節(jié)約了成本。

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1004-7344（2016）01-0063-02

2015-12-25