淺析靜電除塵器高頻電源提效改造

(江蘇大唐國(guó)際呂四港發(fā)電公司 江蘇 南通 226000)

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淺析靜電除塵器高頻電源提效改造

陳雪峰

(江蘇大唐國(guó)際呂四港發(fā)電公司江蘇南通226000)

電除塵器運(yùn)行效果依賴于本體和電控系統(tǒng)的有效配合，當(dāng)本體正常運(yùn)行時(shí)，電控系統(tǒng)對(duì)除塵器的運(yùn)行效果起著決定性作用。本文結(jié)合呂四港電廠1-4號(hào)機(jī)組電除塵電控設(shè)備提效節(jié)能的改造實(shí)例，介紹了高頻電源技術(shù)、提效控制技術(shù)的應(yīng)用。

呂四港電廠；靜電除塵器；高頻電源；提效節(jié)能改造

靜電除塵器是燃煤電廠的最主要煙氣凈化設(shè)備，具有處理煙氣量大、除塵效率高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。在電除塵的提效方面，先進(jìn)的電源配置技術(shù)及科學(xué)有效的優(yōu)化控制技術(shù)起著關(guān)鍵性的作用。呂四港電廠1-4號(hào)機(jī)組裝機(jī)容量為660MW國(guó)產(chǎn)超超臨界燃煤機(jī)組，配套20臺(tái)高壓設(shè)備、4臺(tái)振打/加熱控制設(shè)備及1套上位機(jī)系統(tǒng)，陰陽(yáng)極采用側(cè)部電機(jī)振打，保溫箱和灰斗采用恒溫控制電加熱。運(yùn)行性能正常，2013年初委托江蘇省電科院進(jìn)行性能測(cè)試，出口煙塵排放濃度為55.1mg/m3，基本符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，但無(wú)法滿足“十二五”環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。參考各種可研改造方案，我公司最終選擇高頻電源與三相脈沖脈沖電源相結(jié)合等提效節(jié)能改造方案。

一、提效節(jié)能型電控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

在電除塵器運(yùn)行過程中，電暈功率越高，除塵效率越高，呂四港發(fā)電公司的入爐煤種較為穩(wěn)定，灰份比電阻較適宜捕集，在合適的供電方式下，適當(dāng)增加電暈功率，可有效降低除塵器出口排放，理論和實(shí)踐證明高頻電源與三相脈沖電源相結(jié)合具有提效節(jié)能的優(yōu)越性能。

高頻電源輸出二次電壓接近工頻電源電壓峰值，高頻電源能提供約為工頻電源1.3倍的二次電壓和約為2倍輸出的二次電流，特殊設(shè)計(jì)的火花檢測(cè)技術(shù)，在高頻條件下對(duì)微弱火花捕捉也十分靈敏，采用串并聯(lián)混和諧振變換器，具有恒流特性，可以有效抑制電場(chǎng)火花的沖擊，在30us內(nèi)迅速熄滅火花。火花熄滅后快速恢復(fù)電場(chǎng)能量，電場(chǎng)電壓恢復(fù)很快，損失極小。

北京信實(shí)德公司研發(fā)的工況特性分析診斷的數(shù)學(xué)模型，以現(xiàn)場(chǎng)工況分析為基礎(chǔ)，輔以鍋爐負(fù)荷、煙氣溫度、排放濃度等多種信號(hào)反饋，開發(fā)出IPEC電除塵器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)。該IPEC控制系統(tǒng)將高頻電源、EIVC-3200型工頻電源、DDJX低壓控制系統(tǒng)等有機(jī)融合在一起，可根據(jù)電除塵工況自動(dòng)調(diào)整高頻電源、EIVC-3200工頻電源、DDJX低壓系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，自動(dòng)進(jìn)入高效節(jié)能的運(yùn)行模式。

傳統(tǒng)的電除塵電控系統(tǒng)，單獨(dú)控制高、低壓設(shè)備供電，制約了除塵效率的提升。在IPEC控制系統(tǒng)，按照除塵室對(duì)高低壓設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，根據(jù)同一除塵室不同電場(chǎng)對(duì)除塵效率不同貢獻(xiàn)度，劃分不同供電權(quán)限，根據(jù)加權(quán)配置不同運(yùn)行參數(shù)，并結(jié)合“復(fù)合功率振打策略”，統(tǒng)一調(diào)度高壓供電參數(shù)和振打工作時(shí)序，統(tǒng)籌優(yōu)化各電場(chǎng)高壓設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和振打時(shí)序、復(fù)合功率振打頻度、工作時(shí)長(zhǎng)，使電除塵在最佳狀態(tài)運(yùn)行。

同時(shí)IPEC系統(tǒng)為系統(tǒng)節(jié)能提供數(shù)據(jù)管理、分析功能，并能夠自動(dòng)優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，具有友好的人機(jī)界面，操作簡(jiǎn)單、方便。

二、呂四港發(fā)電公司1-4號(hào)爐電除塵器提效節(jié)能改造應(yīng)用

為了實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的目標(biāo)，我公司利用1-4號(hào)爐檢修機(jī)會(huì)，在2014年實(shí)施1-4號(hào)爐電除塵電控系統(tǒng)的升級(jí)改造項(xiàng)目，改造后除塵器出口排放目標(biāo)為低于20mg/m3。本次改造工程將電除塵器的電場(chǎng)進(jìn)行高頻電源改造，拆除一、二電場(chǎng)的高壓硅整流變，升級(jí)更換成高頻電源，并配套配電系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；將三、四電場(chǎng)控制系統(tǒng)升級(jí)改造，并配套配電系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，五電場(chǎng)電源改造成為脈沖電源。電除塵高頻電源設(shè)備采用北京信實(shí)德裝置，脈沖電源采用丹麥?zhǔn)访芩寡b置。以一臺(tái)爐電除塵為例，表1、表2為呂四港發(fā)電公司2爐改造前江蘇方天電力技術(shù)有限公司所做測(cè)試的情況：

表1 2除塵器除塵效率計(jì)算表

表2 2除塵器阻力及漏風(fēng)率計(jì)算表

由以上測(cè)試結(jié)果可看出，改造前呂四港電廠2爐的除塵效率在99.73%左右，整爐的煙塵排放濃度在51mg/m3左右。針對(duì)以上試驗(yàn)檢查情況，制定出了對(duì)應(yīng)的高頻電源改造的方案并實(shí)施。具體如下：

(一)改造方案

經(jīng)過跟蹤4臺(tái)機(jī)組電除塵設(shè)備的各種運(yùn)行工況，結(jié)合北京信實(shí)德環(huán)保公司電除塵控制系統(tǒng)的優(yōu)越性能，雙方技術(shù)人員制定了改造方案：

1.一、二電場(chǎng)8臺(tái)高頻電源改造：拆除除塵器頂部的8臺(tái)工頻變壓器，升級(jí)改造為8臺(tái)綠色環(huán)保節(jié)能的高頻電源，保留原有的高壓隔離開關(guān)柜，實(shí)現(xiàn)高頻電源與本體的無(wú)縫連接；

2.將配電室內(nèi)一、二電場(chǎng)8工頻控制柜改造成高頻電源配電柜，滿足高頻電源配電要求；

3.將三、四電場(chǎng)8套原工頻高壓控制系統(tǒng)升級(jí)；

4.將五電場(chǎng)改為脈沖電源；

5.低壓控制系統(tǒng)改造：將原有的低壓控制系統(tǒng)升級(jí)，優(yōu)化電加熱恒溫控制、增加復(fù)合功率振打功能；

6.敷設(shè)高頻電源柜、高壓控制系統(tǒng)和低壓控制柜之間復(fù)合功率振打聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)電纜，高頻電源柜、高壓控制系統(tǒng)與智能前端機(jī)之間的通訊電纜，DDJX系統(tǒng)與智能前端機(jī)之間的通訊電纜；

7.從DCS電子間敷設(shè)機(jī)組負(fù)荷信號(hào)(4～20mA)電纜至智能前端機(jī)箱，給IPEC系統(tǒng)提供負(fù)荷控制信號(hào)源；

8.敷設(shè)IPEC網(wǎng)絡(luò)，增加智能前端機(jī)箱，實(shí)現(xiàn)智能節(jié)能。

2號(hào)爐改造于2014年8月1日開始至8月28日調(diào)試完畢，歷經(jīng)28天的時(shí)間。

(二)改造后的運(yùn)行情況

2爐機(jī)組電除塵改造完成并重新投運(yùn)后，在線檢測(cè)儀粉塵信號(hào)，結(jié)合IPEC系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、分析功能和DDJX低壓控制系統(tǒng)的“復(fù)合功率振打策略”、結(jié)合振打正交化試驗(yàn)，優(yōu)化振打工作時(shí)序，IPEC控制系統(tǒng)工況自動(dòng)控制數(shù)學(xué)模型，深入各種工況的運(yùn)行參數(shù)，確定不同節(jié)能等級(jí)的節(jié)能控制模式。

通過改造，呂四港發(fā)電公司2爐機(jī)組電除塵器實(shí)現(xiàn)了以機(jī)組負(fù)荷信號(hào)、出口濃度等多參量為閉環(huán)反饋,根據(jù)機(jī)組工況變化自動(dòng)選擇高低壓設(shè)備的最佳運(yùn)行參數(shù)，避免人為因素對(duì)電除塵運(yùn)行造成的影響，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性。并實(shí)現(xiàn)了能耗小、排放低的最佳除塵效果。

2014年12月，江蘇省方天電力技術(shù)有限公司對(duì)2爐電除塵器進(jìn)行了提效節(jié)能改造后的性能測(cè)試，在660MW負(fù)荷時(shí)除塵器出口煙塵排放濃度僅為13.1mg/m3，比改造前下降了74.3%，電除塵耗電量1831.2kW.h，僅比改造前上升了48%，同時(shí)電除塵系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到改造的預(yù)期目標(biāo)。具體參數(shù)見表4、表5、表6：

表4 主要測(cè)試結(jié)果

表5 2除塵器阻力及漏風(fēng)率計(jì)算表

表6 改造前后小時(shí)電量統(tǒng)計(jì)

(以上表格摘自江蘇方天電力技術(shù)有限公司對(duì)呂四港電廠2爐的測(cè)試報(bào)告)

由上表可以看出，改造后呂四港發(fā)電公司2爐的除塵效率提高到了99.85%左右，整爐的煙塵排放濃度在13.1mg/m3左右，達(dá)到了國(guó)家排放20mg/m3以下的要求，達(dá)到了此次改造的目標(biāo)。

三、結(jié)束語(yǔ)

本次改造采用了整套IPEC提效節(jié)能型電控系統(tǒng)，充分挖掘了電控系統(tǒng)的潛力，節(jié)約了電除塵改造費(fèi)用，降低了電除塵出口排放濃度，提高了電除塵系統(tǒng)用電效率，達(dá)到了環(huán)保提效的改造目的，對(duì)今后火電企業(yè)采用電控系統(tǒng)實(shí)施提效節(jié)能改造具有積極的意義。

[1]江蘇方天電力技術(shù)有限公司.江蘇大唐國(guó)際呂四港發(fā)電有限責(zé)任公司2機(jī)組除塵器電源改造后性能試驗(yàn)報(bào)告[R].2014.

[2]黃炬彩,毛春華,盧剛.高頻電源在電除塵器中的應(yīng)用特點(diǎn)[A].第十四屆中國(guó)電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].中國(guó)重慶，2011-10-20.