火电厂电除尘器电控系统节能研究

吴永刚

摘要：对于安全生产的燃煤火电厂与保护环境中不可缺少的重要设备：电除尘器，那么在保证达到除尘效率基础上，能够对电除尘器所消耗的社会经济效益进行降低，在确保不降低除尘效率的前提下提效节能型电控设备，电除尘器的能耗大幅度地降低，达到节能。

关键词： 火电厂；电除尘器；电控系统；提效节能

前言

电除尘器是一种环保设备，不少火电厂应用电除尘器来降低锅炉烟尘的排放量。近年随着国家对火电厂排放要求的不断提高，总出口的烟尘排放要求小于5mg/Nm3。要实现总出口烟尘的排放达标并实现一定程度的节能，电除尘器提效节能改造的技术方案确认至关重要。

一、电除尘器耗电情况

（一）以某火电厂的电除尘器为例，该电除尘器在某个时间随主机投人运行，由某公司设计、安装、调试完成。經过5年多的运行，不同程度老化的元器件存；不完善的功能，没有反电晕自动检测、断电振打及自找控制方式功能；已达不到设计值的除尘效率，电耗也有所提高。

（二）电控系统提效节能的原理

1.运行电除尘器期间，除尘效率与电晕功率两者有直接的关系；在一般情况下，电晕功率是随着除尘效率越高而更高的。但在高比电阻粉尘、燃用低硫煤的条件下，由于存在反电晕现象，过分增加电除尘器高压供电功率，反而会加重反电晕、引起除尘效率降低。此时，一方面由于粉尘层未能将电荷全部释放，其表面仍有电晕极相同的极性，便排斥后来的荷电粉尘。另一方面，由于荷电粉尘电荷释放缓慢，于是在粉尘间形成较大的电位梯度。

2.另外，锅炉负荷变化时也有节能潜力，负荷下降造成电除尘器的进口烟气量下降，降低电场风速，使电除尘器运行功率降低来实现节能。变化着的锅炉负荷、烟气量、煤种、烟气温度等因素，这些重要因素会对电除尘器运行产生影响，也是我们提效节能改造必须考虑的重要因素。

（三）提效节能型电控设备的节能技术特点

1.全方位获取设备运行信息

以准确获取有效控制信息、全面为基础的才是好的控制策略均要；否则，这种控制将是不完整和不精确的。提效节能型电控设备可以对高压硅整流设备的二次电压、二次电流进行连续检测，获取电压、电流连续波形和火花放电波形。这种检测是设备自动完成的，不需人工操作，而且这些波形会自动不断刷新，一直保持着最新的信息；提效节能型电控设备可以自动快速测试电场动态伏安（V-I）曲线族，该族曲线包括电压平均值、电压峰值、电压谷值3组曲线。

2.自动选择运行方式功能

众所周知，电除尘的运行过程是个动态过程，不同的工况应有不同的最佳运行参数和不同的运行方式。中高比电阻粉尘容易出现反电晕，造成除尘效率下降。理论和实践表明间歇脉冲供电可以有效克服高比电阻粉尘引起的反电晕，但由于间歇脉冲供电的占空比有1：2，1：4，1：6，1：8......1：40等高达几十种，运行方式必须跟踪工况的变化；如何自动找到合适的控制方式、如何自动设定运行参数是高压供电设备的一个难题：根据电除尘专业理论和积累的大量电除尘现场应用经验研究的“自动选择运行方式”新功能，它可以使高压供电设备自动根据工况特性分析诊断的数学模型，从电参数映射出工况的变化情况，自动选择运行参数、自动选择间歇脉冲供电占空比，达到最佳除尘效率，同时又达到节能的目的[1] 。

3.智能闭环节能控制

（1）提效节能型电控设备的计算机智能集中控制系统（IPC）能够自动管理、控制电除尘器高、低压等各设备的运行，通过工况特性分析及反馈控制使设备始终运行在功耗最小、效率最高的理想状态。

（2）众所周知，电场工况分析诊断对电除尘器的运行与控制是十分重要的，也是电除尘器节能控制的基础。经过对众多正在运行的电除尘器进行的大量现场测试工作，收集了大量的极其重要的现场运行数据并进行不断的分析、归纳、总结，经过多次改进，建立了最新的工况特性分析诊断的数学模型，从而得出电除尘器的反电晕指数或常电晕指数可靠的计算方法。

（3）在此基础上，我们以现场工况分析为基础，以锅炉负荷、浊度、烟气量、烟气温度、吹灰信号等多种信号为反馈，研究实现了新的电除尘器节能软件。在节能软件包控制下，IPC系统根据工况特性分析软件对工况的分析以及根据锅炉负荷的变化情况自动选择高压供电的间歇供电占空比和运行参数，从而达到最佳的除尘效率和节能效果；新型IPC节能控制效果十分显著，在保证除尘效率不降低或有提高的前提条件下，最高节电率可达60%，平均节电率大于40%[2] 。

（4）提效节能型电控设备可以很好地把高压硅整流设备具有的“自动选择运行方式”功能和计算机智能集中控制系统的智能闭环控制有机结合起来，实现智能化控制，使设备始终运行在功耗最小、效率最高的理想状态。

（四） 电除尘电控提效节能技术实施方案

（1） 将电除尘高压控制柜原有落后的控制器更换为目前最先进的控制器或者将电除尘器原有电源更换为新型的电源，如高频电源、三相电源、脉冲电源等。

（2） 电除尘振打装置与高压控制柜进行闭环联锁，实现断电振打功能。

（3） 电除尘高、低压控制柜之间敷设和连接高低压联动控制信号电缆，实现闭环控制。

（4） 电除尘低压柜增加两个PLC扩展模块。

（5） 从锅炉主机控制室敷设I路锅炉负荷信号（4一20 mA）电缆至电除尘IPC控制室，进行高压控制方式自动切换运行。

（6） 电除尘IPC系统增加1路4一20 mA信号的采集接口，IPC控制软件升级。

（7） 电除尘高、低压控制柜单机调试，IPC系统调试和整机节能调试。

（8） 改造项目可不停运发电机组的情况下进行改造，高压控制柜可逐台停电进行改造。

结语

提效节能型电控设备的投入使用，是电除尘器技术的重大进步。传统的火花跟踪供电方式是无法克服反电晕危害的，使电除尘器始终运行在高电压、大电流的高能耗状态，除尘效率往往欠佳。正确选择高压供电方式来有效克服反电晕危害，大幅降低能量消耗。电除尘器节能技术具有较大的挖掘潜力和广阔的创新空间，应不断努力将电除尘器打造成为低能耗、低排放型环保设备。

参考文献：

[1]孙大伟，吴彦.抑制反电晕收尘电极的试验研究[J]. 东北师大学报（自然科学版）. 1991（03）.

[2]高洪岩，苏醒芳.电除尘节能运行[J]. 科技风. 2010（15）.