靜電除塵器節(jié)能優(yōu)化自動控制試驗總結(jié)

摘 要：2021、2022年協(xié)鑫濱海發(fā)電公司兩臺機組電除塵廠用電分別占發(fā)電量的0.922%、0.933%，優(yōu)化機組運行方式，降低發(fā)電成本，提高機組經(jīng)濟性已成為各發(fā)電企業(yè)當務(wù)之急。高頻電源在電除塵系統(tǒng)中擔負著重要角色，同時也是電廠的耗電大戶，現(xiàn)詳細介紹了電除塵節(jié)能優(yōu)化自動控制投入后實現(xiàn)高頻電源智慧除塵控制功能的試驗過程，對電除塵節(jié)能優(yōu)化運行前后煙囪出口煙塵變化、能耗進行了對比分析，驗證了在滿足環(huán)保要求的前提下，能夠確保電除塵高頻電源運行在最佳工況，從而實現(xiàn)電除塵節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：高頻電源；節(jié)能優(yōu)化自動控制；廠用電率；煙塵含量；漿液品質(zhì)

中圖分類號：TM621.7" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）14-0061-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.14.015

1" " 電除塵系統(tǒng)概述

我公司干式電除塵系統(tǒng)由福建龍凈環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)提供，每臺爐配置兩臺電除塵器，電除塵器采用三室六電場，電除塵陽極板采用大“C”型冷軋板，同極間距400 mm，一、二、三、四電場陰極線采用針刺線，五、六電場陰極線采用波形線，陰陽極振打均為電磁錘振打裝置。每臺電除塵器配有18臺整流變壓器，規(guī)格型號為GGYJ-STR03，額定容量142/125 kVA，燃煤灰分12.22%（本文所有數(shù)據(jù)均用設(shè)計煤種數(shù)據(jù)），入口煙氣量為1 573 200 Nm³/h，入口含塵量為15.9 g/Nm³，煙氣流速0.96 m/s，煙氣停留時間26.62 s，除塵設(shè)計效率≥99.94%，電除塵出口允許排放濃度≤20 mg/Nm³。

電除塵器設(shè)36只灰斗，每只灰斗設(shè)一個排灰口。為了避免煙氣旁路，灰斗內(nèi)裝有阻流板。每只灰斗的容積按除塵器進口最大含塵量至少滿足鍋爐8～10 h滿負荷運行設(shè)計，灰斗內(nèi)裝設(shè)灰斗板式陶瓷電加熱器，其加熱負荷保持灰斗壁溫不低于120 ℃，且高于煙氣露點溫度5～10 ℃。灰斗加熱器設(shè)有恒溫裝置，以保持電加熱器安全、穩(wěn)定運行。每只灰斗裝設(shè)兩塊灰斗氣化板，對稱布置，由灰斗氣化風機提供氣化空氣。

工作原理：干式電除塵器是在電暈極和收塵極上通過施加高壓直流電，使兩極間產(chǎn)生極不均勻的電場，利用強電場使氣體電離，即產(chǎn)生電暈放電，使粉塵荷電，并在電場力的作用下依附到極板上，將粉塵從氣體中分離出來，極板表面上的粉塵沉積到一定厚度后，通過振打裝置將其清除掉，使之落入下部灰斗中的除塵裝置。

正常運行中，由值班員根據(jù)機組負荷、煙塵含量手動調(diào)整各高頻電源參數(shù)，確保煙塵含量達到環(huán)保要求。

2" " 我公司電除塵系統(tǒng)運行現(xiàn)狀

我公司采用的高頻電源具有直流供電和脈沖供電兩種供電方式，為達到節(jié)能優(yōu)化運行的目的，在保證超低排放污染控制指標合格的情況下，兩臺機組電除塵高頻電源均采用一、二電場脈沖供電，三、四、五、六電場直流供電運行方式。每臺機組電除塵共36臺高頻電源，其中四、五電場共12臺，以一用一備的方式定期切換，即常用高頻電源為30臺，根據(jù)不同負荷及煙囪出口粉塵含量調(diào)整高頻電源電流極限進行控制。

煙氣中的粉塵在電除塵中絕大多數(shù)被一、二電場高頻電源捕集，到達三、四、五、六電場的粉塵含量相對較少。因此采用一、二電場高頻電源直流供電方式，三、四、五、六電場高頻電源脈沖供電方式進行試驗。一、二電場高頻電源采用純直流供電方式，保證一、二電場能夠穩(wěn)定地收集煙氣中絕大多數(shù)粉塵，保障基本的除塵效率。三、四、五、六電場高頻電源采用脈沖供電方式，不僅能顯著降低電除塵用電量，還能對高比電阻粉塵起到良好的除塵效果，有效抑制反電暈的產(chǎn)生[1]。

3" " 試驗?zāi)康?/p>

我公司機組負荷受新能源影響變化較快，燃煤灰分偏高，干式電除塵系統(tǒng)廠用電率偏高，為了更好地實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化，公司實施了1號機組電除塵節(jié)能控制優(yōu)化技術(shù)改造項目，通過增加一套PLC優(yōu)化控制系統(tǒng)，根據(jù)機組負荷、煙塵含量等關(guān)鍵參數(shù)，實現(xiàn)電除塵高頻電源的智慧除塵控制功能。為驗證在滿足環(huán)保要求的前提下，能夠確保電除塵高頻電源運行在最佳工況，實現(xiàn)1號機組電除塵節(jié)能控制的目的，從而降低除塵能耗、減輕運行人員壓力，開展靜電除塵器節(jié)能優(yōu)化自動控制試驗。

4" " 試驗工期

1號機組電除塵節(jié)能控制優(yōu)化技術(shù)改造項目經(jīng)過前期準備，于2022年11月21日開始投入自動模式運行，其中2023年1月13日08：30至1月24日09：00為手動模式運行，其余時間均在自動模式運行。

5" " 試驗過程

5.1" " 試驗前除塵器二次電流起始設(shè)定值調(diào)整

通過調(diào)整干式電除塵電流極限，調(diào)整一、二電場二次電流在1 200 mA（額定值的75%）左右，三、四電場二次電流在1 000 mA（額定值的62.5%）左右，五、六電場通過調(diào)整電流極限，調(diào)整高頻電源二次電流到640 mA（額定值的40%）；穩(wěn)定運行后，觀察是否滿足脫硫進口煙塵濃度（修正后）達到20 mg/Nm³以內(nèi)，總排口煙塵濃度（修正后）達到1.5 mg/Nm³以內(nèi)的要求。若脫硫進口煙塵濃度（修正后）高于20 mg/Nm³，同時調(diào)整干式電除塵前四電場高頻電源的電流極限，直到脫硫進口煙塵濃度（修正后）接近20 mg/Nm³，穩(wěn)定運行一段時間，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄試驗數(shù)據(jù)[2]。

5.2" " 所有電室一、二、三、四電場靜態(tài)特性及能耗試驗

在上述二次電流基礎(chǔ)上，如果脫硫進口煙塵濃度（修正后）小于20 mg/Nm³，同步減少一、二、三、四電場的電流極限，調(diào)整脫硫進口煙塵濃度（修正后）至20 mg/Nm³，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)。對所有電室一、二、三、四電場的電流極限進行調(diào)整，使其二次電流滿足表1要求。

5.3" " 所有電室五、六電場響應(yīng)動態(tài)特性試驗

在上述試驗的基礎(chǔ)上，將干式電除塵所有電室五電場電流極限增加10，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄試驗數(shù)據(jù)。在條件允許的情況下，繼續(xù)對六電場進行階躍試驗[3]。

6" " 試驗數(shù)據(jù)對比情況

（1）1號機組40%負荷工況下干式電除塵手動模式運行，吸收塔入口煙塵含量為10.7 mg/Nm³，煙囪出口粉塵含量為1.64 mg/Nm³。1號機組40%負荷工況下干式電除塵自動模式運行，吸收塔入口煙塵含量為8.04 mg/Nm³，煙囪出口粉塵含量為1.35 mg/Nm³。

耗電量對比：2022年8月30日19：00至23：00，1號機組40%負荷工況下干式電除塵手動模式運行，燃煤灰分10.95%，吸收塔入口煙塵10.7 mg/Nm³，煙囪出口煙塵1.64 mg/Nm³，耗電量3 590 kW·h。2022年11月24日18：00至22：00，1號機組40%負荷工況下干式電除塵自動模式運行，燃煤灰分11.18%，吸收塔入口煙塵8.04 mg/Nm³，煙囪出口煙塵1.35 mg/Nm³，耗電量4 310 kW·h。

對比結(jié)果：機組40%負荷情況下，在燃煤灰分偏差不大、可忽略不計的情況下，電除塵投入自動運行模式，耗電量比手動運行模式略有增加。

（2）1號機組60%負荷工況下干式電除塵手動模式運行，吸收塔入口煙塵含量為5.76 mg/Nm³，煙囪出口煙塵含量為1.05 mg/Nm³。1號機組60%負荷工況下干式電除塵自動模式運行，吸收塔入口煙塵含量為5.52 mg/Nm³，煙囪出口煙塵含量為0.92 mg/Nm³。

耗電量對比：2022年11月8日12：00至16：00，1號機組60%負荷工況下干式電除塵手動模式運行，燃煤灰分22.01%，吸收塔入口煙塵5.76 mg/Nm³，煙囪出口煙塵1.05 mg/Nm³，耗電量4 360 kW·h。2022年11月24日18：00至22：00，1號機組60%負荷工況下干式電除塵自動模式運行，燃煤灰分21.65%，吸收塔入口煙塵5.52 mg/Nm³，煙囪出口煙塵0.92 mg/Nm³，耗電量3 840 kW·h。

對比結(jié)果：機組60%負荷情況下，在燃煤灰分偏差不大、可忽略不計的情況下，電除塵投入自動運行模式，耗電量比手動運行模式有所減少[4]。

（3）1號機組80%負荷工況下干式電除塵手動模式運行，吸收塔入口煙塵含量為5.17 mg/Nm³，煙囪出口煙塵含量為1.91 mg/Nm³。1號機組80%負荷工況下干式電除塵手動模式運行，吸收塔入口煙塵含量為5.39 mg/Nm³，煙囪出口煙塵含量為1.57 mg/Nm³。

耗電量對比：2023年1月17日18：00至22：00，1號機組80%負荷工況下干式電除塵手動模式運行，燃煤灰分21.05%，吸收塔入口煙塵5.17 mg/Nm³，煙囪出口煙塵1.91 mg/Nm³，耗電量8 550 kW·h。2023年1月10日15：00至19：00，1號機組80%負荷工況下干式電除塵自動模式運行，燃煤灰分20.23%，吸收塔入口煙塵5.39 mg/Nm³，煙囪出口煙塵1.57 mg/Nm³，耗電量5 100 kW·h。

對比結(jié)果：機組80%負荷情況下，在燃煤灰分偏差不大、可忽略不計的情況下，電除塵投入自動運行模式，耗電量比手動運行模式明顯減少。

具體節(jié)能情況如表2所示。

對比結(jié)果：隨著機組負荷率的上升，在燃煤灰分偏差不大、可忽略不計的情況下，電除塵投入自動運行模式運行，耗電率比手動運行模式有明顯下降。

7" " 試驗結(jié)論

機組40%負荷情況下，為保證環(huán)保參數(shù)達標、防止吸收塔漿液品質(zhì)惡化，高頻電源電流極限設(shè)有底限保護，電流極限不會持續(xù)降低，故此工況下電除塵自動運行模式耗電率比手動運行模式耗電率升高。機組60%負荷情況下，高頻電源電流極限受負荷主調(diào)、煙塵含量輔調(diào)影響不會持續(xù)升高，故此工況下電除塵自動運行模式耗電率比手動運行模式耗電率明顯下降。機組70%負荷情況下，高頻電源電流極限設(shè)置不斷升高，但自動運行模式下參數(shù)調(diào)整速率比手動運行模式調(diào)整快，故此工況下電除塵自動運行模式耗電率比手動運行模式耗電率下降。

7.1" " 2023年2月2日1號吸收塔漿液及石膏品質(zhì)化驗數(shù)據(jù)

1號吸收塔漿液pH為6.22，漿液密度1 187 kg/m³，吸收塔漿液氯離子含量26.88 mg/mL。1號吸收塔石膏含水量14.12%，硫酸鹽75.55%，碳酸鹽2.72%，亞硫酸鹽0.05%，氯離子101.59 mg/kg。基于以上400、600、800 MW吸收塔入口及煙囪出口煙塵含量變化對比，根據(jù)吸收塔漿液及石膏品質(zhì)化驗數(shù)據(jù)分析，投自動情況下吸收塔入口煙塵含量無較大變化，均能滿足吸收塔入口煙塵含量≤20 mg/Nm³要求，投自動情況下煙囪出口煙塵含量有輕微下降，由此判斷1號電除塵節(jié)能優(yōu)化控制方式下運行，對吸收塔漿液及石膏品質(zhì)無影響，后續(xù)仍需通過長期運行進行分析研判[5]。

7.2" " 節(jié)約廠用電量

根據(jù)公司2022年1號機組年平均負荷率67.59%，發(fā)電量390 970.8萬kW·h，取表2中2022年11月15日和11月24日耗電率下降0.023%，扣除全年1號機組深度調(diào)峰電量占總發(fā)電量的10%，計算得出：

（0.023%×9-0.046%）/10=0.016 1%

可知干式電除塵投入自動運行模式，全年電除塵日耗電率約降低0.016 1%，初步判斷全年單臺機組節(jié)約廠用電量約62.56萬kW·h，廠用電價按0.46元/（kW·h）計，單臺機組全年可節(jié)省生產(chǎn)成本約28.78萬元。

8" " 結(jié)論與建議

（1）目前，1號爐干式電除塵節(jié)能優(yōu)化自動控制采用機組負荷主調(diào)、煙塵含量輔調(diào)的方式進行，當機組負荷高、燃煤灰分含量低時，易使高頻電源電流極限高參數(shù)運行，導(dǎo)致電除塵耗電率升高；當機組負荷低、燃煤灰分含量高時，易使高頻電源電流極限低參數(shù)運行，大量粉塵進入吸收塔漿液內(nèi)，導(dǎo)致吸收塔漿液品質(zhì)惡化。建議改為吸收塔入口煙塵含量主調(diào)、機組負荷輔調(diào)。

（2）目前，1號爐干式電除塵節(jié)能優(yōu)化自動控制采用吸收塔入口煙塵儀一個測點進行自動跟蹤調(diào)節(jié)，當該測點發(fā)生故障或測量不準時，易導(dǎo)致高頻電源電流極限低參數(shù)或高參數(shù)運行，失去自動調(diào)整的準確性。建議在吸收塔入口增加一個煙塵含量測量儀表，將煙塵含量跟蹤調(diào)節(jié)由單測點改為雙測點自動跟蹤調(diào)節(jié)；或者將自動跟蹤調(diào)節(jié)測點改為煙囪出口煙塵含量測點自動跟蹤調(diào)節(jié)。

（3）目前，1號機組高負荷運行時，電除塵自動運行模式下耗電率下降不是十分明顯，建議調(diào)整自動控制的跟蹤速率，并設(shè)定自動運行模式下某個負荷段電除塵高頻電源的電流極限上下限值。

[參考文獻]

[1] 劉強，杜振，郭棟.300 MW級燃煤機組靜電除塵器超低排放性能評估[J].節(jié)能，2022，41（10）：46-49.

[2] 趙巖，馬飛.燃煤煙氣綜合凈化技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2022，12（16）：117-120.

[3] 曹玉峰.轉(zhuǎn)爐干法除塵設(shè)備維護實踐[J].冶金管理，2022（5）：70-72.

[4] 劉會令.淺談工業(yè)鍋爐除塵器的設(shè)計、安裝、操作與除塵效率[J].中國金屬通報，2021（3）：200-201.

[5] 殷東.燃煤電廠靜電除塵器除塵效率降低的原因分析以及解決措施研究[J].節(jié)能，2021，40（4）：71-73.

收稿日期：2023-03-23

作者簡介：邵文勇（1983—），男，江蘇人，工程師，研究方向：火力發(fā)電廠電除塵自動化控制。