提效节能型电控系统在电除尘改造中的应用

2014-03-10陈晓雷

中国环保产业 2014年8期

关键词：电除尘工频电除尘器

陈晓雷

（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000）

提效节能型电控系统在电除尘改造中的应用

陈晓雷

（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000）

介绍了电除尘提效节能型控制系统的基本功能，并以池州燃煤电厂2#炉电除尘改造项目为例，分析了该系统的应用效果。

电除尘器；高频电源；节能系统；断电振打；改造应用

1 前言

随着社会经济的快速发展，环境保护日益受到重视，国家出台并全面实施了新的大气污染物排放标准，节能减排已成为燃煤发电企业必须直面的课题。

电除尘器是目前燃煤电厂最主要的烟气净化设备，具有处理烟气量大、除尘效率高、运行稳定可靠、维护费用低等优点。电除尘器的运行效果依赖于本体和电控系统的有效配合，当本体设备正常时，电控系统技术水平的高低就显得非常重要，尤其是在电除尘的提效节能方面，先进的电源电控技术及科学有效的优化控制技术起着关键性的作用，有明显的经济效益和社会效益。

池州电厂2#炉300MW机组除尘设备的本体型号为2BEL297/2 - 4，为两列两室四电场电除尘器，电控配套16台工频高压设备、2台DDJX低压控制设备及1套上位机系统，平时运行基本正常。经测试电除尘器除尘效率为99.6%，出口烟尘排放浓度为66mg/Nm3，无法满足新的环保排放要求。为了使2#炉电除尘器实现达标排放并降低电耗，决定采用高频电源等电控提效节能手段进行技术升级改造。

2 提效节能型电控系统

高频电源输出二次电压接近工频电源电压峰值，高频电源能提供约为工频电源1.3倍的二次电压，以及约为2倍输出的二次电流，特殊设计的火花检测技术，对高频条件下的火花检测十分有效，对微弱火花也捕捉无遗，采用串并联混和谐振变换器，具有恒流特性，可有效抑制电场火花的冲击，并可在30μs内迅速熄灭火花。火花熄灭后，快速恢复电场能量和电场电压，损失极小。高频源与工频电源输出的对比见图1。

在正常情况下，电除尘器的供电功率越高，除尘效率也就越高，但同时也会浪费一大部分电能。电除尘器节能优化控制系统应运而生，其基于工况特性分析诊断的数学模型可以准确地判断电场工况，量化电场电晕的状况，同时结合电控最佳运行方式的实验研究，总结工业应用的经验，并根据高压电气参数映射出电除尘内部工况变化，以现场工况分析为基础，辅以锅炉负荷、烟气温度、排放浓度等多种信号反馈实现了高频电源、节能型工频电源、PLC低压控制系统等的有机融合，并能自动调整高低压的运行参数，快速找到一个高效节能的运行模式，并逐渐趋于稳定，实现提效节能。电除尘节能优化控制系统还可提供数据管理、分析，优化高、低压设备，振打设备，电加热设备的运行参数，并对大量高、低压设备采集的数据进行分析处理和长期存储，具有友好的人机界面及良好的与其它系统的接口功能，操作简单、方便。

一般而言，电除尘器长期运行容易造成极板极线积灰，影响电场的电晕电流和工作电压，甚至出现开路跳闸、电场无法升压等情况，导致除尘效率下降。采用高低压联动或增强型断电振打控制功能就可以有效清灰，从而改善电流电压，获得更高的除尘效率。高低压联动断电振打的控制功能主要是，当某个电场振打器准备工作时，事先发送信号给对应的高压系统，高压系统收到信号后，保存当前的参数，根据事先设定的参数自动调整供电输出，进入减功率振打或断电振打，在振打工作信号消失后，又自动恢复原来的工作参数，恢复正常的供电输出。增强定时断电振打从整台电除尘器的系统角度来考虑如何实现断电振打。上位机系统采用先进的“复合功率振打策略”，将除尘器除尘室的各电场高压供电和振打控制有机相结合起来，统一调度高压供电参数和振打工作时序，统筹优化各电场高压设备运行参数和振打时序、复合功率振打频度、工作时长，使电除尘系统的运行处于最佳状态，有效提高除尘效率，提升电除尘系统对特殊复杂工况的适应能力。

图1 高频源与工频电源输出对比图

3 池州电厂2#炉电除尘器提效节能改造应用

3.1 改造方案

根据池州电厂电除尘设备的实际运行情况，综合考虑各种因素，确定采用如下改造方案：

（1）一、二电场的工频电源改造为高频电源，具体为：将除尘控制室内一、二电场的8台工频高压控制柜改造成高频电源配电柜，以满足高频电源配电要求；拆除除尘器顶部的8台工频变压器，升级改造为8台绿色环保节能的高频电源；保留原有的高压隔离开关柜，实现高频电源与本体的无缝连接；将三、四电场的8套原工频电源的高压控制系统升级改造成龙净新型节能SMVC型电控系统；改造前后电除尘本体电气布置见图2（以A列除尘器为例，B列与A列相同）。

图2 改造前后的电除尘本体电气布置图

（2）低压控制系统改造：升级改造原振打、加热控制柜内的低压控制系统，将原DZK电磁振打控制系统（DZK已经停产，无法采购备件）升级为AZD电磁振打控制系统，重新设计阳极侧部振打、加热控制程序，实现高、低压控制系统的联动，实现复合功率振打功能，优化电加热系统的恒温控制功能，以便能达到节能、增效的目的。

（3）升级模拟量采集控制系统：从主机集控室敷设一路锅炉负荷信号（4～20mA）电缆至电除尘控制室，给IPEC系统提供负荷控制信号源，增加和完善控制系统的监控范围和实时工况分析能力，实现反馈控制。

（4）敷设对应8台高频电源柜、8台工频高压控制柜和振打/加热PLC控制柜之间的复合功率振打电缆；敷设必要的工频高压、低压控制系统通讯电缆，确保电除尘设备通讯的稳定性。

（5）升级改造IPEC电除尘智能控制系统：架设IPEC系统网络，将高频电源、SMVC工频控制系统、低压控制系统整合成一个有机的节能控制系统，完善IPEC系统各软件功能，实现智能节能、复合式断电振打功能、OPC接口功能，达到节能提效目标；同时在电厂辅控网上增设IFIX客户端软件，实现辅控网对电除尘的远程监控。改造后的IPEC系统结构图见图3。

图3 IPEC系统结构图

3.2 改造后的运行情况

改造工作完成并重新投运后，结合高频电源、节能型工频电源和IPEC系统强大的数据采集、分析功能和低压控制系统的复合功率振打策略，优化振打工作时序，IPEC控制系统工况自动控制数学模型，深入调节不同负荷、不同工况的运行参数，最终确定不同节能等级的节能控制模式，满足不同煤种、不同负荷的高效节能运行参数。

通过改造，池州电厂2#炉机组电除尘实现了以机组负荷信号等为闭环反馈，根据机组工况变化自动选择高、低压设备的最佳运行参数，避免了人为因素对电除尘运行造成的影响，提高了设备运行的可靠性和安全性。IPEC系统根据不同工况和选择的节能模式自动快速找到最佳的运行参数，较好地实现了能耗小、排放低的效果。图4为高压设备的运行参数。

图4 高压设备运行参数

2013年7月对该厂2#机组电除尘器的性能及排放的烟气进行了测试，结果显示：烟尘排放浓度为40mg/m3，除尘效率为99.74%，均达到了设计要求值。同时该厂对比了5～6两个月2#炉与1#炉的运行电耗，发现改造后的2#炉比未改造的1#炉节电151,488度，实现了节能运行。改造后的电除尘系统运行稳定可靠，圆满达到了改造的预期目标。