火電廠電除塵器電控系統的節能改造
摘 要:電除塵器是火力發電廠的高能耗設備，從細節入手，挖掘電除塵器節能潛力，利用原有設備進行改造，采用簡易脈沖供電方式和臨界反電暈供電方式可以提高電除塵器電能的利用率，大幅度地降低電除塵器的能耗，實現節能。通過對電除塵器電控系統改造實例的前后電場參數進行比較，說明這種改造方法是可行的，實現了經濟、節能與環保三者的兼顧與統一。
關鍵詞:電除塵器電控系統改造,節能,簡易脈沖供電,臨界反電暈供電,降壓振打
引言
電除塵器是重要的環保設備，絕大多數火力發電廠都是利用電除塵器來降低鍋爐煙塵的排放量。近年來，按照國家的環保要求，火力發電廠必須配套建設相應的脫硫系統，并對火力發電廠的煙塵排放量提出了更高的要求。當前，受煤炭需求的高增長拉動及煤炭產量增速相對較低的影響，煤炭資源總體供不應求，電煤連續供應緊張，已形成對電力安全穩定供應的隱患。火力發電企業為增強核心競爭力，已把節能降耗、減少企業成本性支出，作為當前生產經營工作的重點。電除塵器也是火力發電廠的高耗能設備，一般情況下電除塵器的耗電量約占機組容量的4‰。既要實現企業節能，又要確保設備的經濟性改造，對原有電除塵器控制系統設備進行改造，是一種行之有效的方法。本文以陽城國際發電有限責任公司4#機組電除塵器電控系統改造為實例，闡述了采用簡易脈沖供電方式和臨界反電暈供電方式可以提高電除塵器電能的利用率，大幅度降低電除塵器的能耗，對企業的節能、減少企業成本性支出有重要意義。
1 改造前電除塵器運行能耗分析
陽城國際發電有限責任公司總裝機容量為6×350MW。每臺爐配置了兩臺雙室三電場電除塵器，電除塵器本體采用山西電力環保廠的產品，電除塵器電氣控制系統采用浙江佳環電子有限公司的DJ-96型高壓電源控制裝置，額定電壓72kV、額定電流1200mA，正常運行時二次電壓運行在45～65kV，二次電流運行在800～1200mA，工作方式為火花率整定。4#爐電除塵器電控系統改造前具體運行參數和電暈功率見表1。
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從表1中的數據可以看出，電除塵器二次電流較大，接近于額定電流工況，因此，電除塵器在“大功率高能耗”的工作方式下運行。除塵器高壓電場總電暈功率為 803.03kW，除塵效果雖然可滿足環保要求，但除塵器的能耗相對較大，無法滿足現代企業經濟運行要求。電除塵器在實際運行中，用于靜電高壓除塵的電能消耗一般分為3類：1）用于粉塵的荷電與捕集的電能，稱為“有效”電能；2）對粉塵的荷電和捕集起破壞作用的電能，稱為“反效”電能；3）介于上述兩者之間的電能稱為“無效”電能，即沒有起到粉塵的荷電和捕集的電能。研究資料表明，電除塵器在實際運行中，這三種電能是同時存在的，在火花率整定模式下，有效電能占的比例很小，其他兩種電能卻占絕大部分。因此，改造的目的在于提高電除塵器有效電能的比例，降低其他兩種電能比例，從而達到電除塵器節能的目標。
2 電控系統改造的方法及特點
陽城國際發電有限責任公司電除塵器電控系統改造前采用浙江某電子公司DJ-96型電源控制裝置，由于受投產初期技術水平限制，電場供電采用持續直流供電方式，為了使電除塵器的除塵效率盡量高，煙塵排放濃度盡量低，電源往往工作在火花率整定方式下，電除塵器運行中的二次電壓和二次電流很大，有時部分參數接近于額定值。近年來國內電除塵控制系統廠家致力于研究電除塵系統的節能方法，間隙供電或簡易脈沖供電技術在電除塵器高壓供電方式上得到開發應用。浙江某電子有限公司在保證如上供電方式的情況下又開發出一種臨界反電暈供電模式，這兩種供電方式的運用能夠大幅度減少電除塵器運行中的無效和反效電能的消耗，提高有效電能的比例。結合該廠生產實際，考慮到本次六臺爐電除塵器電控系統改造的經濟性和實用性，本次電除塵電控系統改造只需將電除塵高壓供電控制裝置由原來的 DJ-96型升級為JH-3000C型，增加簡易脈沖供電模式和臨界反電暈控制模式，高壓設備與低壓設備聯控進行可靠的降壓振打，上位機系統進行程序升級增加負荷自動控制并進行程序優化，保留電除塵器低壓控制柜。改造可在機組運行工況下進行，每臺爐改造只需4天時間。
本次電除塵器電控系統改造的特點有：
（1）結合運用兩種工作方式，提高有效電能的比例
JH-3000C型高壓供電控制裝置其中的兩種工作方式為簡易脈沖供電方式和臨界反電暈控制方式。簡易脈沖供電運行方式的控制原理是周期性改變供電半波幅度，適用于粉塵電阻比較高的場合。在臨界反電暈控制方式下，控制器能根據電場中電壓電流的變化，自動調整工作點，使設備提供的電壓維持在電場能接受的最高電壓附近，并有效地減小二次電流，防止反電暈的出現。電除塵器在實際運行中，在不同電場中靈活運用如上兩種工作方式，可有效地兼顧節能與除塵效率。
（2）根據機組負荷自動控制供電模式，提高節能效果
改造中，對上位機的程序進行了升級，增加了負荷自動控制功能。從機組側引接機組功率信號，接入電除塵上位機系統，上位機根據機組不同的負荷，按照預先設定的策略表，及時修改各電場的供電方式和參數，修改周期約為5s。機組負荷自動控制功能的實現，可有效地利用電除塵電能，及時提高電除塵的有效電能，達到節能的效果。
（3）采用低壓設備聯控進行降壓振打，提高了高壓電場降壓振打的可靠性
降壓振打的目的是為了使陽極板有更好的清灰效果，在提高除塵效率的同時，又保證降壓時對除塵效率的影響也比較小。JH3000C電除塵高壓控制器具有靈活的降壓振打功能，實現高低壓設備協同工作方式，這種方式的高壓控制器需檢測陽極振打運行信號，將低壓陽極振打運行信號通過無源觸點引入同電場的高壓控制柜。這樣根據陽極振打次數合理地選擇降壓振打周期，可提高電除塵器的清灰效果，有效減少煙塵的排放量。如下圖所示：
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3 改造后的經濟性分析
電除塵器改造后具體運行參數和電場電暈功率見表 2。改造前電除塵器高壓電場總電暈功率為 803.03kW，改造后電除塵高壓電場總電暈功率為477.39kW，與改造前相比，改造后電暈功率降低325.64kW，降幅為4 0 . 5 5%，節能幅度十分顯著。用電除塵耗電量計量，取改造前后三天電量的平均值為參考，其中改造前平均耗電量為23,273kW• h/d，改造后平均耗電量為 13,836kW•h/d，以每臺機組利用天數為300天來計算，一年可節約電量2.83GW•h。以發電成本0.30元/kW•h估算，則改造后一臺爐的電除塵器一年可節省84.9萬元。這樣六臺爐一年可節省509.4萬元，本次六臺爐電除塵電控系統改造工程投資約170萬元，投資回收期不到一年，其經濟效益十分可觀。
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4 結論
（1）電除塵器作為火力發電廠環保除塵的重要設備，絕大多數運行在“大功率高能耗”的工作方式下。在火花率整定方式下，持續直流供電、電暈放電是造成電除塵電能利用率極低的主要原因。
（2）脈沖供電方式和臨界反電暈供電方式二者的結合運用能夠有效地降低除塵器運行中無效電能和反效電能的消耗量，從而提高了有效電能的比例和電能有效利用率，達到了環保與節能二者的兼顧與統一。
（3）對于350MW機組只配備兩臺雙室三電場電除塵器，就能達到除塵效率和節能的雙贏改造效果。
（4）隨著社會經濟的飛速發展，火力發電廠應繼續推進技術更新改造，依靠科技促進電除塵器節能工作，深挖電除塵器節能潛力，為企業的可持續發展做出更大的貢獻，為建設資源節約型和環境友好型社會盡一份力量。
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