火电厂电除尘器电控系统的节能改造
摘 要:电除尘器是火力发电厂的高能耗设备，从细节入手，挖掘电除尘器节能潜力，利用原有设备进行改造，采用简易脉冲供电方式和临界反电晕供电方式可以提高电除尘器电能的利用率，大幅度地降低电除尘器的能耗，实现节能。通过对电除尘器电控系统改造实例的前后电场参数进行比较，说明这种改造方法是可行的，实现了经济、节能与环保三者的兼顾与统一。
关键词:电除尘器电控系统改造,节能,简易脉冲供电,临界反电晕供电,降压振打
引言
电除尘器是重要的环保设备，绝大多数火力发电厂都是利用电除尘器来降低锅炉烟尘的排放量。近年来，按照国家的环保要求，火力发电厂必须配套建设相应的脱硫系统，并对火力发电厂的烟尘排放量提出了更高的要求。当前，受煤炭需求的高增长拉动及煤炭产量增速相对较低的影响，煤炭资源总体供不应求，电煤连续供应紧张，已形成对电力安全稳定供应的隐患。火力发电企业为增强核心竞争力，已把节能降耗、减少企业成本性支出，作为当前生产经营工作的重点。电除尘器也是火力发电厂的高耗能设备，一般情况下电除尘器的耗电量约占机组容量的4‰。既要实现企业节能，又要确保设备的经济性改造，对原有电除尘器控制系统设备进行改造，是一种行之有效的方法。本文以阳城国际发电有限责任公司4#机组电除尘器电控系统改造为实例，阐述了采用简易脉冲供电方式和临界反电晕供电方式可以提高电除尘器电能的利用率，大幅度降低电除尘器的能耗，对企业的节能、减少企业成本性支出有重要意义。
1 改造前电除尘器运行能耗分析
阳城国际发电有限责任公司总装机容量为6×350MW。每台炉配置了两台双室三电场电除尘器，电除尘器本体采用山西电力环保厂的产品，电除尘器电气控制系统采用浙江佳环电子有限公司的DJ-96型高压电源控制装置，额定电压72kV、额定电流1200mA，正常运行时二次电压运行在45～65kV，二次电流运行在800～1200mA，工作方式为火花率整定。4#炉电除尘器电控系统改造前具体运行参数和电晕功率见表1。
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从表1中的数据可以看出，电除尘器二次电流较大，接近于额定电流工况，因此，电除尘器在“大功率高能耗”的工作方式下运行。除尘器高压电场总电晕功率为 803.03kW，除尘效果虽然可满足环保要求，但除尘器的能耗相对较大，无法满足现代企业经济运行要求。电除尘器在实际运行中，用于静电高压除尘的电能消耗一般分为3类：1）用于粉尘的荷电与捕集的电能，称为“有效”电能；2）对粉尘的荷电和捕集起破坏作用的电能，称为“反效”电能；3）介于上述两者之间的电能称为“无效”电能，即没有起到粉尘的荷电和捕集的电能。研究资料表明，电除尘器在实际运行中，这三种电能是同时存在的，在火花率整定模式下，有效电能占的比例很小，其他两种电能却占绝大部分。因此，改造的目的在于提高电除尘器有效电能的比例，降低其他两种电能比例，从而达到电除尘器节能的目标。
2 电控系统改造的方法及特点
阳城国际发电有限责任公司电除尘器电控系统改造前采用浙江某电子公司DJ-96型电源控制装置，由于受投产初期技术水平限制，电场供电采用持续直流供电方式，为了使电除尘器的除尘效率尽量高，烟尘排放浓度尽量低，电源往往工作在火花率整定方式下，电除尘器运行中的二次电压和二次电流很大，有时部分参数接近于额定值。近年来国内电除尘控制系统厂家致力于研究电除尘系统的节能方法，间隙供电或简易脉冲供电技术在电除尘器高压供电方式上得到开发应用。浙江某电子有限公司在保证如上供电方式的情况下又开发出一种临界反电晕供电模式，这两种供电方式的运用能够大幅度减少电除尘器运行中的无效和反效电能的消耗，提高有效电能的比例。结合该厂生产实际，考虑到本次六台炉电除尘器电控系统改造的经济性和实用性，本次电除尘电控系统改造只需将电除尘高压供电控制装置由原来的 DJ-96型升级为JH-3000C型，增加简易脉冲供电模式和临界反电晕控制模式，高压设备与低压设备联控进行可靠的降压振打，上位机系统进行程序升级增加负荷自动控制并进行程序优化，保留电除尘器低压控制柜。改造可在机组运行工况下进行，每台炉改造只需4天时间。
本次电除尘器电控系统改造的特点有：
（1）结合运用两种工作方式，提高有效电能的比例
JH-3000C型高压供电控制装置其中的两种工作方式为简易脉冲供电方式和临界反电晕控制方式。简易脉冲供电运行方式的控制原理是周期性改变供电半波幅度，适用于粉尘电阻比较高的场合。在临界反电晕控制方式下，控制器能根据电场中电压电流的变化，自动调整工作点，使设备提供的电压维持在电场能接受的最高电压附近，并有效地减小二次电流，防止反电晕的出现。电除尘器在实际运行中，在不同电场中灵活运用如上两种工作方式，可有效地兼顾节能与除尘效率。
（2）根据机组负荷自动控制供电模式，提高节能效果
改造中，对上位机的程序进行了升级，增加了负荷自动控制功能。从机组侧引接机组功率信号，接入电除尘上位机系统，上位机根据机组不同的负荷，按照预先设定的策略表，及时修改各电场的供电方式和参数，修改周期约为5s。机组负荷自动控制功能的实现，可有效地利用电除尘电能，及时提高电除尘的有效电能，达到节能的效果。
（3）采用低压设备联控进行降压振打，提高了高压电场降压振打的可靠性
降压振打的目的是为了使阳极板有更好的清灰效果，在提高除尘效率的同时，又保证降压时对除尘效率的影响也比较小。JH3000C电除尘高压控制器具有灵活的降压振打功能，实现高低压设备协同工作方式，这种方式的高压控制器需检测阳极振打运行信号，将低压阳极振打运行信号通过无源触点引入同电场的高压控制柜。这样根据阳极振打次数合理地选择降压振打周期，可提高电除尘器的清灰效果，有效减少烟尘的排放量。如下图所示：
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3 改造后的经济性分析
电除尘器改造后具体运行参数和电场电晕功率见表 2。改造前电除尘器高压电场总电晕功率为 803.03kW，改造后电除尘高压电场总电晕功率为477.39kW，与改造前相比，改造后电晕功率降低325.64kW，降幅为4 0 . 5 5%，节能幅度十分显著。用电除尘耗电量计量，取改造前后三天电量的平均值为参考，其中改造前平均耗电量为23,273kW• h/d，改造后平均耗电量为 13,836kW•h/d，以每台机组利用天数为300天来计算，一年可节约电量2.83GW•h。以发电成本0.30元/kW•h估算，则改造后一台炉的电除尘器一年可节省84.9万元。这样六台炉一年可节省509.4万元，本次六台炉电除尘电控系统改造工程投资约170万元，投资回收期不到一年，其经济效益十分可观。
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4 结论
（1）电除尘器作为火力发电厂环保除尘的重要设备，绝大多数运行在“大功率高能耗”的工作方式下。在火花率整定方式下，持续直流供电、电晕放电是造成电除尘电能利用率极低的主要原因。
（2）脉冲供电方式和临界反电晕供电方式二者的结合运用能够有效地降低除尘器运行中无效电能和反效电能的消耗量，从而提高了有效电能的比例和电能有效利用率，达到了环保与节能二者的兼顾与统一。
（3）对于350MW机组只配备两台双室三电场电除尘器，就能达到除尘效率和节能的双赢改造效果。
（4）随着社会经济的飞速发展，火力发电厂应继续推进技术更新改造，依靠科技促进电除尘器节能工作，深挖电除尘器节能潜力，为企业的可持续发展做出更大的贡献，为建设资源节约型和环境友好型社会尽一份力量。
参考文献：
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[3] 陈沫，周元龙.基于效率的电除尘电源节能改造分析及应用[J].中国电力，2008 （9）：61-64.
[4] 阳城电厂一期电除尘电控系统改造竣工报告[R].浙江：浙江佳环电子有限公司，2009.
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