燃煤電廠鍋爐電除塵器控制優化降低粉塵排放

電除塵器的工作原理是煙氣通過電除塵器主體結構前的煙道時，含塵氣體在高壓強電場中空氣分子被電離為正離子和電子，由于正、負電荷相互吸附作用，帶負電荷電子奔向陽極板過程中遇到塵粒，使塵粒帶負電吸附到陽極板被收集，煙氣中的顆粒煙塵吸附在陽極板上，通過定時打擊陽極板，使具有一定厚度的煙塵在自重和振動的雙重作用下跌落在電除塵器結構下方的灰斗中，從而達到清除煙氣中的煙塵的目的。 
　　華陽電業有限公司燃煤鍋爐電除塵控制器采用ALSTOM公司生產的EPICⅡ控制器，該控制器為20世紀90年代投放市場，于我廠已運行10～15年，故障率逐年上升，多臺電除塵監控上位機出現不明原因異常報警；且該控制器技術相對落后，已不能滿足日益重視環境保護和生態建設的國家節能減排要求。 
　　將我廠電除塵控制器EPICⅡ升級改造為性能的EPICⅢ，不僅能降低電除塵出口粉塵濃度排放，比改造前降低12mg/Nm3，且降低電除塵電耗約50%，達到降低粉塵排放和節能的要求。 
　　1 電除塵控制系統改善 
　　1.1 改善功能 
　　ALSTOM公司生產之EPICⅢ可以同時控制和優化高低壓控制，包括變壓器，振打，加熱，輸灰等，采用火花處理、充電優化、濁度優化、降功率振打等軟件包，可以有效降低排放、提率、降低能耗。其中重要改善功能如下。 
　　1.1.1 有效二次側輸出佳電流和充電比優化 
　　根據每個電場粉塵濃度的變化計算二次側輸出的佳電流和充電比，并根據實時監測數據計算出較為優化的供電方式進行供電，充分利用了除塵器特性進行收塵，使得排放小化，節電效果佳。 
　　1.1.2 降功率振打 
　　高低壓設備的控制一體化設計。振打時，控制器降低二次電流輸出，改變收塵極對灰塵的吸附力，提高電除塵收塵效率，同時降低了振打期間電除塵變壓器裝置的功耗。振打結束時二次電流自動恢復正常水平。 
　　1.2 控制模塊硬件改善 
　　將燃煤鍋爐電除塵控制器升級為EPICⅢ，只需在控制柜上更換控制器，回路適當修改，其它設備不需改變，改善簡單。 
　　1.3 控制模塊軟件改善 
　　升級改善后原有的控制部分會被劃分為兩個獨立的部分，分別可以控制。EPICⅢ繼續控制原高壓控制柜內的設備，取消了與GATEWAY的通訊功能；增加一臺新的上位機專門用于EPICⅢ控制器與上位機的通訊和監控，而原上位機繼續保留，主要監控電加熱和灰斗料位信號。 
　　2 電除塵 EPICⅢ改善后試驗 
　　2.1 電場陰陽極振打電機、電加熱器試驗 
　　在完成控制系統模塊之后，開始電場陰陽極振打、電加熱器試驗。陰陽極振打電機的試驗是為測試振 
　　打電機的旋轉方向是否正確，并同時檢查電機在運轉時的三相電流分別是多少。從而來判斷機械安裝情況。電加熱測試是通過測試電加熱器在工作時的運行電流情況。通過檢查一切設備運行正常。 
　　2.2 EPICⅢ工頻電源空載升壓試驗 
　　在完成所有低壓部分調試之后，開始系統的冷態升壓調試。在升壓調試前鎖閉所有人孔門。對每個電場進行了絕緣性能測試。并提前連續投入了4個小時的電加熱系統，進行冷態升壓試驗。 
　　3 電除塵 EPICⅢ參數優化 
　　在完成了空載電場升壓試驗之后，進行的是熱態參數的優化。在熱態運行過程中發現一電場在相同100mA的輸出情況下，帶載比空載情況下，二次電壓提升了14kV～16kV。二電場在相同300mA的輸出情況下，帶載比空載情況下，二次電壓提升了4kV～5kV。而后三級電場的二次電壓并未有相對的提升，是由于后級粉塵濃度大幅下降，更多的是高比電阻粉塵和細小粉塵。所以在第4級電場投運1：3脈沖模式，第5級電場投運1：7脈沖模式。在使用脈沖模式之后除塵的能耗從476kW降低到230kW。 
　　在后續的優化中繼續考慮從第3級電場開始投用脈沖供電模式，達到減排和節能的效果。采用調試的方式如下： 
　　第3級電場可以采用1：3的脈沖供電。 
　　第4級電場可以采用1：5或1：7的脈沖模式。 
　　第5級電場可以采用1：7或1：9的脈沖模式。在使用高脈沖模式之后一定會的電除塵的能耗有所降低， 
　　但是需要一個長的周期來觀察是否對排放產生了負面的影響。在更改過一次脈沖設置之后，運行一周的時間來觀察除塵排放的情況。當然在某電除塵發生電場內部短路的情況時，需調整后級的脈沖供電比值來達到穩定排放的效果。 
　　為了更好的達到一種智能控制的效果，可以采用濁度控制加上鍋爐負荷控制，雙重控制的方式來節能。 
　　使用鍋爐負荷的4mA～20mA信號來控制電除塵的前兩級電場，在鍋爐負荷高時前兩級電場更高的輸入能量排放，而后3級電場可以采用煙塵濁度4mA～20mA信號來控制，同樣當檢測到煙塵排放高時增加后3級的二次電流來穩定排放。這些4mA～20mA的模擬量信號可以分別輸入到某2個控制器中，然后在控制器內配置相應的控制方式。從而達到一個雙閉環節能減排控制的效果。 
　　4 電除塵優化改善后效益分析 
　　1）通過升級改善，消除了不明異常報警，通訊功能正常。 
　　2）2014年8月對各機組電除塵進行了試驗，結果顯示，升級改善后的電除塵出口平均濃度降低，比改善前降低12mg/Nm3，基本上能滿足目前國家環保30mg/Nm3要求。 
　　優化前后工況對比圖如表1。 
　　3）升級改善前后電耗對比，如表1，經修改第三、第四、第五電場充電比，分別由1：1、1：3、1：5改為1：3、1：5、1：7電耗降低了246kW，約為改善前的50%。 
　　5 結論 
　　通過對華陽電業有限公司燃煤電廠鍋爐電除塵控制器的升級改造，不僅解決了因運行年限久引起的不明報警及通道故障問題，而且降低了電除塵出口排放濃度，降低電除塵電耗約50%，達到降低粉塵排放和節能的要求，帶來良好的經濟效益，符合當前國家節能減排、環境保護和生態建設要求。