火電廠(chǎng)電除塵技術(shù)改造及節(jié)能研究

姜志勇 山西魯晉王曲發(fā)電有限責(zé)任公司

某火電廠(chǎng)2 臺(tái)發(fā)電機(jī)組鍋爐配置BE240/2-4 型除塵器，設(shè)計(jì)的除塵效率為在99.6%以上，除塵器出口排放量在35mg/m3以下。每臺(tái)除塵器配有2 臺(tái)低壓控制柜和8 臺(tái)高壓控制柜，其中高壓控制柜采用兩相可控硅工頻相控電源。整套設(shè)備于2009 年投運(yùn)，在目前運(yùn)行中，由于電氣元器件老化嚴(yán)重，系統(tǒng)硬件不足等原因，導(dǎo)致除塵器存在電暈功率輸出不足、電暈封閉等問(wèn)題。同時(shí)由于控制系統(tǒng)采用的控制技術(shù)較為老舊，在電暈封閉、反電暈及節(jié)能方面均無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前火電廠(chǎng)電除塵的排放要求。由此，從節(jié)能方面對(duì)火電廠(chǎng)現(xiàn)行電除塵技術(shù)進(jìn)行改造尤為重要，經(jīng)調(diào)研考察，最終確定采用高頻電源完成對(duì)電除塵技術(shù)的改造。

1 高頻電源的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

調(diào)制型高頻電源二次電流、電壓平滑，具有較快的閃絡(luò)恢復(fù)速度，相比除塵器之前使用的工頻電源，高頻電源在純直流供電時(shí)的輸出電壓波紋在5%，遠(yuǎn)小于工頻電源。同時(shí)，具有較高的閃絡(luò)電壓，日常運(yùn)行電壓是工頻電源的1.3 倍，電流是工頻電源的2 倍，輸入功率更高，可顯著改善電除塵的效果。

電暈功率輸出更強(qiáng)，可穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)制過(guò)程采用“硬開(kāi)關(guān)”，面向負(fù)載波動(dòng)不具有敏感性，具有更強(qiáng)的電暈功率輸出，除塵效果更顯著。

具有靈活的配置，高頻電源可結(jié)合傳統(tǒng)電源共同使用，調(diào)制頻率覆蓋范圍廣，載波頻率最大值為40kHz，既可與常規(guī)變壓器組合形成混合性電源，也可與中高頻變壓器組合形成高頻電源。因其具有靈活的配置能力，所以改造施工簡(jiǎn)單，工期較短，且具有相對(duì)低廉的成本。

高頻電源三相平衡，輸入不存在諧波，無(wú)污染。同時(shí)功率因數(shù)和效率較高，一般情況下功率因數(shù)在90%以上，效率在93%以上；具有更好的節(jié)能性，與工頻電源相比，可節(jié)能在20%以上。

2 火電廠(chǎng)電除塵技術(shù)改造方案

為有效解決電除塵效率低，耗電量大、易發(fā)生故障等問(wèn)題，在充分考慮改造現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、火電廠(chǎng)原有系統(tǒng)及設(shè)備的功能、配置要求的基礎(chǔ)上，采用高頻電源對(duì)電除塵技術(shù)進(jìn)行改造，并設(shè)計(jì)最安全、節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的改造方案。

①在1 號(hào)鍋爐電除塵的第一、第二電場(chǎng)中，采用調(diào)制型高頻電源對(duì)原有的4 臺(tái)工頻電源進(jìn)行改造，沿用之前的整流變壓器，以及控制柜到變壓器間的電纜，并利用4臺(tái)高頻電源控制柜替換原有的工頻控制柜。同時(shí)，整體更換1 號(hào)鍋爐電除塵控制系統(tǒng)中的銅母排。

②對(duì)1 號(hào)鍋爐電除塵的第三、第四電場(chǎng)中的H 型工頻高壓控制柜進(jìn)行改造，選擇新型工頻高壓控制柜予以替換，同樣沿用之前的整流變壓器，以及控制柜到變壓器間的電纜。

③對(duì)1 號(hào)鍋爐電除塵系統(tǒng)中的電磁振打控制柜與低壓加熱控制柜進(jìn)行改造，采用新型控制柜予以替換，應(yīng)用最新的加熱控制和振打方式，可選擇不同的振打程度。同時(shí)，重新設(shè)計(jì)1 號(hào)鍋爐電除塵系統(tǒng)中的高低壓連鎖功能，以保證各電場(chǎng)均具有斷電振打的能力，以實(shí)現(xiàn)振打效果的提升，有效改善二次揚(yáng)塵情況，提升電除塵效果。

④在保留原有系統(tǒng)操作模式及監(jiān)控功能的條件下，在2 號(hào)鍋爐電除塵控制系統(tǒng)中連接1 號(hào)鍋爐高低壓控制系統(tǒng)的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高低壓控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作及監(jiān)控。

從改造方案的整體來(lái)看，在此次改造過(guò)程中，對(duì)于1～4 號(hào)高壓控制柜進(jìn)行高頻電源改造，保留原有整流變壓器和電纜，改造施工簡(jiǎn)單、成本較低。而對(duì)于5～8 號(hào)高壓控制柜則利用新型的HV32 高壓控制柜進(jìn)行替換。改造后的高壓控制柜能夠憑借自身算法和數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)勢(shì)，依照實(shí)際煙氣工況采取自適應(yīng)操作，可有效控制末電場(chǎng)的反電暈情況，同時(shí)徹底規(guī)避跳停故障的發(fā)生，運(yùn)行穩(wěn)定性更高。此外，所采用的DZK32電磁振打控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化的振打操作。總的來(lái)看，通過(guò)高頻電源結(jié)合控制系統(tǒng)優(yōu)化完成的火電廠(chǎng)電除塵技術(shù)改造，能夠在滿(mǎn)足原有系統(tǒng)功能及配置要求的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、布置與設(shè)備進(jìn)行全面優(yōu)化，改造效果良好。

3 火電廠(chǎng)電除塵技術(shù)改造節(jié)能測(cè)試

3.1 節(jié)電率計(jì)算

火電廠(chǎng)電除塵技術(shù)改造節(jié)能測(cè)試的主要指標(biāo)為節(jié)電率，可通過(guò)對(duì)電除塵器在一定時(shí)間內(nèi)的累積耗電量，并依據(jù)統(tǒng)計(jì)電量對(duì)單位時(shí)間的用電單耗進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)對(duì)比分析改造前后的節(jié)能效果。節(jié)電率的計(jì)算見(jiàn)式（1）：

式中S單相—改造前用電單耗；S三相—改造后用電單耗，kW。

3.2 數(shù)據(jù)檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)計(jì)算

火電廠(chǎng)電除塵技術(shù)改造之前，在135MW 負(fù)荷下，除塵器工作6h 的累積耗電量為2932kWh，由此可計(jì)算出為488.7kW。在改造之后，同樣在135MW 負(fù)荷下運(yùn)行6h，除塵器的累積耗電量為892kWh，計(jì)算出為148.7kW。由此，根據(jù)式（1）計(jì)算得出應(yīng)用高頻電源進(jìn)行電除塵技術(shù)改造之后，節(jié)電率可達(dá)到69.6%。

4 火電廠(chǎng)電除塵技術(shù)改造后運(yùn)行狀況及效果評(píng)估

4.1 改造后運(yùn)行參數(shù)

火電廠(chǎng)在完成電除塵技術(shù)改造并投入運(yùn)行之后，電場(chǎng)空載和帶負(fù)荷運(yùn)行參數(shù)如表1 所示。

表1 電場(chǎng)空載與帶負(fù)荷運(yùn)行參數(shù)

可見(jiàn)，1 號(hào)鍋爐在改造后，其控制系統(tǒng)具有良好的閃絡(luò)特性，不存在電流沖擊，能夠靈敏地響應(yīng)火花，在發(fā)生閃絡(luò)后可盡快恢復(fù)電場(chǎng)的能量，閃絡(luò)現(xiàn)象損失小，能夠起到對(duì)反電暈的有效抑制。而且在對(duì)控制柜的改造之后，與原先的控制柜相比，不僅在二次電流和電壓方面具有明顯的提升，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)之前電場(chǎng)電源封閉現(xiàn)象的有效消除。同時(shí)，在運(yùn)行方面更具穩(wěn)定性，不再出現(xiàn)跳停故障，使電場(chǎng)電壓有所提高，火花率降低，運(yùn)行升壓正常、電力降低，能夠顯著提升電除塵的效果。

4.2 改造后煙塵濃度對(duì)比分析

火電廠(chǎng)改造前后的煙塵濃度對(duì)比如表2 所示。

表2 改造前后煙塵濃度對(duì)比

可見(jiàn)，改造后煙氣出口處的粉塵濃度由33.4mg/m3會(huì)降低至18.9mg/m3，粉塵排放量大幅降低。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)火電廠(chǎng)電除塵技術(shù)的改造應(yīng)用研究，對(duì)比改造前后效果，能夠看出改造后的電除塵技術(shù)運(yùn)行更為穩(wěn)定，對(duì)電暈封閉現(xiàn)象的抑制能力更強(qiáng)。同時(shí)在節(jié)能方面，改造后的節(jié)電率達(dá)到69.6%，除塵效率達(dá)到99.93%。由此證明，在火電廠(chǎng)電除塵技術(shù)改造中，應(yīng)用高頻電源能夠有效提升電除塵技術(shù)的可靠性及環(huán)境效益，值得在業(yè)內(nèi)大力推廣。