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火電廠電除塵器電控系統(tǒng)節(jié)能研究

文檔作者：楊陽文檔來源：大唐淮北發(fā)電廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月25日
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28
發(fā)舔電
ANHUI ELECTRIC POWER
第28卷增刊
2011年7月
火電廠電除塵器電控系統(tǒng)節(jié)能研究
楊陽
(大唐淮北發(fā)電廠，安徽淮北235000)
摘要：電除塵器已成為燃煤發(fā)電廠安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)必不可少的重要設(shè)備，在現(xiàn)有電除塵器保證除塵效率的前提下如
果能降低電除塵器能耗具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；提效節(jié)能型電控設(shè)備在保證除塵效率不降低的前提下，節(jié)電率最
高可達(dá)60％以上，平均節(jié)電超過40％，達(dá)到了提效節(jié)能的目的。
關(guān)鍵詞：火電廠；電除塵器；電控系統(tǒng)；提效節(jié)能；節(jié)電率；運(yùn)行方式
節(jié)能減排是我國的基本國策，已日益受到重
視；電除塵器由于具有除塵效率高、處理煙氣量
大、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電力、
冶金、建材等工業(yè)領(lǐng)域的煙塵治理。在我國電力行
業(yè)中，無論新建或改擴(kuò)建的燃煤電廠，絕大部分都
采用了電除塵器進(jìn)行煙氣凈化；使用電除塵器的
火電裝機(jī)容量已經(jīng)占總火電裝機(jī)容量的90％以
上，應(yīng)用十分廣泛。電除塵器是燃煤發(fā)電廠中的重
要環(huán)保設(shè)備，同時也是燃煤發(fā)電廠的高耗能設(shè)備，
一般情況下電除塵器的耗電量約占機(jī)組容量的
4‰ 。如何在提高除塵效率、降低煙塵排放濃度的
同時，大幅度地降低電除塵器的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減
排，是發(fā)電企業(yè)在節(jié)能改造中應(yīng)重點(diǎn)考慮的問題，
近年來，我國電除塵技術(shù)發(fā)展迅速，諸多不同
類型的高壓電源與創(chuàng)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。而無需以
濁度儀測量值作為閉環(huán)反饋控制信號的最新節(jié)能
技術(shù)已在國內(nèi)多個大型火電廠成功應(yīng)用，效果十
分顯著；在保證除塵效率不降低的前提下，節(jié)電率
最高可達(dá)60％以上，平均節(jié)電超過40％，達(dá)到了保
效節(jié)能的目的。如果大唐淮北發(fā)電廠(以下簡稱電
廠)進(jìn)行電除塵器節(jié)能改造，初步估算8號爐電除
塵器每年可節(jié)約電費(fèi)超過4O萬元，具有重大的經(jīng)
濟(jì)效益和社會效益。
1 電除塵器耗電情況
(1)以電廠8號爐電除塵器為例，其電除塵器
2005年8月隨主機(jī)投入運(yùn)行，由福建省龍凈環(huán)保
股份有限公司設(shè)計、安裝、調(diào)試完成。經(jīng)過5年多
的運(yùn)行，現(xiàn)電控系統(tǒng)為龍凈公司的早期產(chǎn)品，元器
件存在不同程度的老化；功能較不完善，沒有反電
暈自動檢測、斷電振打及自找控制方式功能；除塵
效率已達(dá)不到設(shè)計值，電耗也有所提高。
(2)下面以實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析計算，實(shí)際
電耗容量見表1(以8號爐2010年7月26日運(yùn)行
數(shù)據(jù)為例，實(shí)際運(yùn)行有所變化，但從數(shù)據(jù)庫觀察該
數(shù)據(jù)有代表性)，運(yùn)行總功率只=409_3 kW。
2 電控系統(tǒng)提效節(jié)能的原理
(1)在電除塵器運(yùn)行過程中，除塵效率與電暈
功率有著直接的關(guān)系；在一般情況下，電暈功率越
高，除塵效率越高。但在燃用低硫煤、高比電阻粉
塵的條件下，由于存在反電暈現(xiàn)象，過分增加電除
塵器高壓供電功率，反而會加重反電暈、引起除塵
效率降低。所謂反電暈就是沉積在收塵極表面上
高比電阻粉塵層產(chǎn)生的局部放電現(xiàn)象，荷電后的
高比電阻粉塵到達(dá)收塵極后，電荷不易釋放；隨著
沉積在陽極板上的粉塵層增厚，釋放電荷更加困
難。此時，一方面由于粉塵層未能將電荷全部釋
放，其表面仍有電暈極相同的極性，便排斥后來的
荷電粉塵。另一方面，由于荷電粉塵電荷釋放緩
慢，于是在粉塵間形成較大的電位梯度。當(dāng)粉塵層
中的電場強(qiáng)度大于其臨界值時，就在粉塵層的孑L
隙間產(chǎn)生局部擊穿，產(chǎn)生與電暈極極性相反的正
離子；所產(chǎn)生的正離子便向電暈極運(yùn)動，中和電暈
區(qū)帶負(fù)電的粒子，其結(jié)果是電流增大、電壓降低，
導(dǎo)致收塵性能顯著惡化。由此可見，高比電阻粉塵
可能在產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象、消耗更多電能的同時導(dǎo)
致收塵效率降低。
第28卷增刊
2011年7月 楊陽：火電廠電除塵器電控系統(tǒng)節(jié)能研究 29
表1 8號爐電除塵器運(yùn)行數(shù)據(jù)
控制柜一次電壓—移 流二次電壓二次電流整流變運(yùn)行電耗容量
編號u廠v I／A u V IdmA 容量方式 ／kW
(2)理論分析和實(shí)踐證明，簡單地采用降低電
除塵器運(yùn)行功率克服反電暈不是個好方法；而采
用間歇脈沖供電技術(shù)來克服高比電阻粉塵引起的
反電暈，不但可以提高除塵效率，而且可以大量節(jié)
約電能。
(3)另外，鍋爐負(fù)荷變化時也有節(jié)能潛力，負(fù)
荷下降導(dǎo)致電除塵器的進(jìn)口煙氣量下降，電場風(fēng)
速降低，在這種條件下可以降低電除塵器運(yùn)行功
率來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。但是，煤種、煙氣量、煙氣溫度、鍋
爐操作等因素都是變化的，而且都是影響電除塵器
運(yùn)行的重要因素，也是節(jié)能控制必須考慮的重要
因素。簡單采用降低電除塵器運(yùn)行功率和用人工
設(shè)定間歇脈沖占空比的方法克服反電暈，一是無
法科學(xué)、準(zhǔn)確地設(shè)定參數(shù)；二是無法隨工況變化自
動改變參數(shù)和工作方式；因此，達(dá)不到提效節(jié)能的
目的，甚至影響除塵效率。
3 提效節(jié)能型電控設(shè)備的節(jié)能技術(shù)特點(diǎn)
3．1 全方位獲取設(shè)備運(yùn)行信息
任何好的控制策略均要以全面、準(zhǔn)確獲取有效
控制信息為基礎(chǔ)；否則，這種控制將是不完整和不精
確的。提效節(jié)能型電控設(shè)備可以對高壓硅整流設(shè)備
的二次電壓、二次電流進(jìn)行連續(xù)檢測，獲取電壓、電
流連續(xù)波形和火花放電波形。這種檢測是設(shè)備自動
完成的，不需人工操作，而且這些波形會自動不斷刷
新，一直保持著最新的信息；提效節(jié)能型電控設(shè)備可
以自動陜速測試電場動態(tài)伏安(V—I)曲線族，該族曲
線包括電壓平均值、電壓峰值、電壓谷值3組曲線。
動態(tài)曲線族與靜態(tài)曲線相比，更真實(shí)、全面地反映了
電場內(nèi)部情況。在此基礎(chǔ)上建立了最新的工況特眭
分析診斷模型和電場工況狀態(tài)自動診斷軟件包，能
實(shí)現(xiàn)自動對電場動態(tài)阻抗的分析和反電暈檢測與定
量分析，亦可對電場電暈放電能力及火花控制特性
作出評價，把檢測、分析、診斷與控制緊密結(jié)合起來，
進(jìn)一步提高檢測和控制精度。因此，即使不把濁度儀
的測量值作為閉環(huán)反饋控制信號，高壓供電設(shè)備也
能根據(jù)工況的變化自動選擇運(yùn)行參數(shù)、自動選擇間
歇脈沖供電占空比，在達(dá)到最佳除塵效率的同時又
達(dá)到節(jié)能的目的。
3．2 自動選擇運(yùn)行方式功能
眾所周知，電除塵的運(yùn)行過程是個動態(tài)過程，
不同的工況應(yīng)有不同的最佳運(yùn)行參數(shù)和不同的運(yùn)
行方式。中高比電阻粉塵容易出現(xiàn)反電暈，造成除
塵效率下降。理論和實(shí)踐表明間歇脈沖供電可以
有效克服高比電阻粉塵引起的反電暈，但由于間
歇脈沖供電的占空比有l(wèi)：2、1：4、1：6、1：8??l：40
等高達(dá)幾十種，運(yùn)行方式必須跟蹤工況的變化；如
何自動找到合適的控制方式、如何自動設(shè)定運(yùn)行
參數(shù)是高壓供電設(shè)備的一個難題。根據(jù)電除塵專
業(yè)理論和積累的大量電除塵現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)研究的
“A動選擇運(yùn)行方式”新功能，它可以使高壓供電
設(shè)備自動根據(jù)工況特性分析診斷的數(shù)學(xué)模型，從
電參數(shù)映射出工況的變化情況，自動選擇運(yùn)行參
數(shù)、自動選擇間歇脈沖供電占空比，達(dá)到最佳除塵
效率，同時又達(dá)到節(jié)能的目的。
3．3 智能閉環(huán)節(jié)能控制
(1)提效節(jié)能型電控設(shè)備的計算機(jī)智能集中
控制系統(tǒng)(IPC)能夠自動管理、控制電除塵器高、
低壓等各設(shè)備的運(yùn)行，通過工況特性分析及反饋
控制使設(shè)備始終運(yùn)行在功耗最小、效率最高的理
想狀態(tài)。
(2)眾所周知，電場工況分析診斷對電除塵器
的運(yùn)行與控制是十分重要的，也是電除塵器節(jié)能
控制的基礎(chǔ)。經(jīng)過對眾多正在運(yùn)行的電除塵器進(jìn)
行的大量現(xiàn)場測試工作，收集了大量的極其重要
的現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行不斷的分析、歸納、總結(jié)，
經(jīng)過多次改進(jìn)，建立了最新的工況特性分析診斷
的數(shù)學(xué)模型，從而得出電除塵器的反電暈指數(shù)或
常電暈指數(shù)可靠的計算方法，可以正確地反映整
臺電除塵器的工況狀態(tài)和變化趨勢，準(zhǔn)確地選擇
出最佳運(yùn)行方式和節(jié)能工作方式。
(3)在此基礎(chǔ)上，我們以現(xiàn)場工況分析為基
30 度瓠電Il 2第01218年拳7增月刊
礎(chǔ)，以鍋爐負(fù)荷、濁度、炯?xì)饬?、煙氣溫度、吹灰?
號等多種信號為反饋，研究實(shí)現(xiàn)了新的電除塵器
節(jié)能軟件。在節(jié)能軟件包控制下，IPC系統(tǒng)根據(jù)工
況特性分析軟件對工況的分析以及根據(jù)鍋爐負(fù)荷
的變化情況自動選擇高壓供電的間歇供電占空比
和運(yùn)行參數(shù)，從而達(dá)到最佳的除塵效率和節(jié)能效
果；新型IPC節(jié)能控制效果十分顯著，在保證除塵
效率不降低或有提高的前提條件下，最高節(jié)電率
可達(dá)60％，平均節(jié)電率大于40％。
(4)提效節(jié)能型電控設(shè)備可以很好地把高壓
硅整流設(shè)備具有的“自動選擇運(yùn)行方式”功能和計
算機(jī)智能集中控制系統(tǒng)的智能閉環(huán)控制有機(jī)結(jié)合
起來，實(shí)現(xiàn)智能化控制，使設(shè)備始終運(yùn)行在功耗最
小、效率最高的理想狀態(tài)。
4 經(jīng)濟(jì)效益分析
參照電廠8號爐電除塵器2010年7月26
日運(yùn)行數(shù)據(jù)來計算節(jié)電效果，當(dāng)日運(yùn)行總功率為
409．3 kW；從以上技術(shù)分析得知，通常節(jié)能可達(dá)
60％以上，即使按節(jié)電率最低30％進(jìn)行估算，節(jié)電
功率為122．79 kW，每年運(yùn)行300天估算，每年可節(jié)
電1 22．79x24x300=884 088 kWh。按電費(fèi)0．4
計算，每年可節(jié)省電費(fèi)884 088x0．4=353 635．2元。
按節(jié)能率40％進(jìn)行計算，節(jié)電功率為163．72 kW，
每年可節(jié)省電費(fèi)約47萬元。
另外低壓部分也有節(jié)能空間未計算在內(nèi)；可見，
使用新的電除塵器電控節(jié)能技術(shù)，效益十分顯著。
5 實(shí)施思路
(1)實(shí)施并強(qiáng)化電除塵器有機(jī)整體的管理和
協(xié)調(diào)控制模式；如：高、低壓聯(lián)動控制?？蓪?shí)現(xiàn)斷電
振打，提高振打清灰能力，降低振打機(jī)構(gòu)的沖擊和
磨損，從而降低振打機(jī)構(gòu)的維護(hù)成本。
(2)增加和完善控制系統(tǒng)的監(jiān)控范圍和實(shí)時
工況分析能力；如：增加鍋爐負(fù)荷的檢測、應(yīng)用新
軟件對實(shí)時工況進(jìn)行分析、診斷。
(3)進(jìn)一步提高系統(tǒng)的控制性能，特別是在間
歇脈沖工作方式下的火花控制性能，避免火花時
的閃絡(luò)沖擊波對硅整流變壓器的沖擊和破壞。
(4)根據(jù)不同鍋爐負(fù)荷、不同工況、不同設(shè)備
狀態(tài)等條件、在提高或不降低出口排放的前提下，
自動調(diào)整和優(yōu)化各除塵單元的高、低壓控制設(shè)備
的運(yùn)行，自動選擇運(yùn)行方式和間歇脈沖的占空比，
最大限度節(jié)約電能耗。
(5)采用智能節(jié)能運(yùn)行后，高壓硅整流設(shè)備的
負(fù)載大幅降低，控制柜、硅整流變壓器的溫升可以
大幅度下降，振打運(yùn)行參數(shù)趨于合理，從而延長設(shè)
備的壽命，降低設(shè)備維護(hù)成本。
6 電除塵電控節(jié)能技術(shù)實(shí)施方案
(1)將電除塵高壓控制柜原有落后的控制器
更換為目前最先進(jìn)的E型控制器。
(2)電除塵振打裝置與高壓控制柜進(jìn)行閉環(huán)
聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)斷電振打功能。
(3)電除塵高、低壓控制柜之間敷設(shè)和連接高
低壓聯(lián)動控制信號電纜，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
(4)電除塵低壓柜(DDJX4101F2)增加兩個
PLC擴(kuò)展模塊。
(5)從鍋爐主機(jī)控制室敷設(shè)1路鍋爐負(fù)荷信
號(4～20 mA)電纜至電除塵IPC控制室，進(jìn)行高壓
控制方式自動切換運(yùn)行。
(6)電除塵IPC系統(tǒng)增加l路4～20 mA信號
的采集接口，IPC控制軟件升級。
(7)電除塵高、低壓控制柜單機(jī)調(diào)試，IPC系
統(tǒng)調(diào)試和整機(jī)節(jié)能調(diào)試。
(8)改造項(xiàng)目可不停運(yùn)發(fā)電機(jī)組的情況下進(jìn)
行改造，高壓控制柜可逐臺停電進(jìn)行改造。
7 結(jié)語
提效節(jié)能型電控設(shè)備的投入使用，是電除塵
器技術(shù)的重大進(jìn)步。傳統(tǒng)的火花跟蹤供電方式是
無法克服反電暈危害的，使電除塵器始終運(yùn)行在
高電壓、大電流的高能耗狀態(tài)，除塵效率往往欠
佳。提效節(jié)能型電控設(shè)備能夠以鍋爐負(fù)荷、濁度、
煙氣量、煙氣溫度、吹灰信號等多種信號為反饋，
正確選擇高壓供電方式來有效克服反電暈危害，
使電除塵器始終運(yùn)行在高峰值電壓、小電流的低
能耗狀態(tài)，并使除塵器在提效減排的同時，大幅降
低能量消耗。電除塵器節(jié)能技術(shù)具有較大的挖掘
潛力和廣闊的創(chuàng)新空間，應(yīng)不斷努力將電除塵器
打造成為低能耗、低排放型環(huán)保設(shè)備。
(收稿日期：2011—05—19)
作者簡介：
楊陽(1974一)，男，江蘇徐州，工程師，大唐淮北發(fā)電廠設(shè)備部。

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