大型火电机组电除尘节能控制优化

孙 波，王 会

（国华浙能发电有限公司，浙江 宁波 315612）

电除尘器作为大气治理的主要设备在燃煤发电厂安全生产和环境保护中发挥着重要的作用。电除尘耗电较大，而造成电能消耗较大的原因是电除尘控制方式的调整与实际工况存在着严重的脱节，人工调整无法满足实际运行的需要，为了使电除尘控制方式与实际工况相适应，国华宁海发电B厂2×1 000 MW超超临界机组采用了电除尘闭环控制，在满足环境要求的同时，最大限度地节约了电能。

1 高压供电方式与节能

决定电除尘器除尘效率高低的因素有很多，如粉尘本身的特性和除尘器本体的结构特性等。在特定的粉尘及除尘器情况下，电气控制特性是影响除尘效率的重要因素。针对不同的工况，采用不同供电方式及供电功率，可以最大限度地提高除尘效率和节约电能。

一般情况下，电场供电单元能保证该单元最佳的供电方式及输出功率，但对除尘器整体而言，并不一定是最佳供电方式。采用以电除器出口烟气浊度的大小来实现闭环控制，可以很好地解决除尘器的最佳供电问题。

电除尘器闭环控制根据不同工况，采取不同的控制方式。电场运行工况从电场供电参数上看，可以分为三大类情况。

（1）在整个供电过程中，二次电流的增加随二次电压的增大而增大，一直达到额定值或达到电场闪络点为止，如图1所示。此种情况，除尘效率一般是随电场输入功率增大而增高。结合浊度信号，可以通过降压的方式来达到整体除尘效率与供电能耗的最佳平衡。

（2）电场二次电流随二次电压增大而缓慢增大，当达到某一值时，二次电流迅猛增大，此时二次电压增加很小，此种方式也叫最佳结合点方式，如图2所示。此种情况下，末端增加的电流，对除尘效率的贡献很少，能耗与除尘效率不成比例。结合浊度的变化，闭环控制可以找到一个效率与能耗的最佳结合点，使电场运行在较低能耗状态又能满足除尘效率的要求。

图1 电流随电压增大而增大

图2 最佳结合点方式

（3）二次电流随二次电压增加而增加，当达到一定的电压后，二次电流继续增加，而二次电压反而下降，此种情况一般也称为反电晕，如图3所示。如果电场运行在反电晕的情况下，除尘效率往往较低，较大的电场输入功率反而可能降低了除尘效率。此时，闭环控制会在拐点附近寻找最佳运行点，采用临界反电晕控制方式或拐点电流设定以提高运行效率并节能。

从以上3种情况看，后2种运行工况，采用闭环控制的节能效果最为明显。在整个闭环自动调整过程中，根据电场的次序不同，调整的方式和运行参数调整幅度也不相同。因为末电场对前级电场振打的二次扬尘有最后捕捉作用，因此末电场的运行电压不应太低。在调整过程中，末电场调整有别于其他电场。电场参数的自动调整一般按从后至前的顺序进行，调整参数或方式也是按逐步逼近的方法进行，根据浊度的变化情况，逐步调整运行参数及运行方式，而不进行大幅度一次性调整。

图3 反电晕情况

粉尘在通过电场时，由于分级除尘的结果，前后电场的粉尘特性不同，除尘器前后电场的物理特性也往往不同，不同的电场物理结构适合不同的粉尘，如果停用某一电场，某类粉尘往往会难于收集。因此在闭环控制中，一般不停用电场，而采用全电场调整。

2 问题处理

2.1 高压柜通信故障

电除尘器高压适配器均采用冗余配置，其中适配器分为两个网段配置，但上位机与高压侧通信时常中断，每次出现的情况均不相同，有时能够读取数据但不能写，有时既不能读取也不能写，有时部分能够读写等。在适配器上发命令后，以太网能够正常显示数据，说明并非以太网部分的问题；将高压适配器通信电缆屏蔽层接地，力图排除外界干扰，发现依然存在上述问题；最终改变了高压适配器的网络配置结构，将冗余的配置改为单网，另外一个网段作为备用，上述问题终得到有效的解决。

2.2 浊度波动

电除尘出口烟气浊度波动一直较大，短时间内浊度显示呈锯齿状波动，浊度的频繁波动直接影响高压侧二次电流的频繁调整，从而造成高压侧设备频繁动作，使高压侧设备使用寿命明显缩短。为了减少浊度在短时间内呈锯齿状波动，将浊度仪和PLC控制器中的滤波时间调大，解决了浊度波动大的问题，使浊度的变化能够满足电除尘闭环的需要。

浊度的变化受诸多因素的影响，如负荷、测量的距离、反射孔与接收孔的位置、振打、湿度等，湿度的影响尤为明显，每当阴雨天浊度的波动非常明显。采取加装防雨罩、吹扫反光镜上的灰尘等防护措施后，浊度的波动有了明显改善。

2.3 反电晕现象的处理

电除尘闭环试验期间发现电除尘B侧通道出现反电晕情况，浊度变化情况与电除尘二次电流呈现正比，无法投入闭环控制，经过长期的试验，将高压运行方式由火花率整定运行方式改为临界反电晕控制方式，很好地抑制了除尘反电晕的产生。

3 闭环控制前后的节能对比

电除尘浊度闭环控制投用后，电除尘的厂用电量有了明显的减少。图4和图5是某2天内烟气浊度及二次电流曲线。经过长时间的观察，发现浊度和二次电流有如下的规律：

（1）当实际浊度小于下限大于上限时，4个电场的二次电流相继发生变化，其中一、四电场二次电流变化比较频繁，起到主调节作用，可设定一、四电场额定电流的下限为500 mA，上限为1 000 mA（考虑电缆发热等问题），二、三电场的额定电流下限为350 mA，上限为1 000 mA。

（2）二次电流的变化均以固定步长的整数倍进行增减，当浊度在设定范围内时，二次电流保持当前值不变，当二次电流以固定步长的整数倍增减超限时，二次电流的设定选择相应的限值。

图4 一、四电场二次电流与浊度的关系

图5 二、三电场二次电流与浊度的关系

当实际浊度超出设定的范围时，二次电流立即发生变化，该过程中不存在时间延迟。

4 结语

经过长时间的数据采集分析，发现在保证环境要求的条件下，电除尘闭环控制的投入大幅度地降低了电除尘的厂用电量，每台机组每年节能150万元左右。下一步计划将负荷量或者煤量的变化引入到电除尘闭环控制中，对电除尘闭环控制进行修正，增强电除尘闭环控制的精度，进一步提高节能效果。

[1]金军.电除尘通过CEMS烟尘浓度闭环控制与节能潜力[C]//全国600 MW机组第十三届节能会议论文集.2009.

[2]谢祥，刘玉成.高压脉冲供电方式在电除尘器控制中的应用[J].浙江电力，2009，28（7）：65-68.