燃煤电厂锅炉电除尘器控制优化降低粉尘排放

电除尘器的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，含尘气体在高压强电场中空气分子被电离为正离子和电子，由于正、负电荷相互吸附作用，带负电荷电子奔向阳极板过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到阳极板被收集，烟气中的颗粒烟尘吸附在阳极板上，通过定时打击阳极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。 
　　华阳电业有限公司燃煤锅炉电除尘控制器采用ALSTOM公司生产的EPICⅡ控制器，该控制器为20世纪90年代投放市场，于我厂已运行10～15年，故障率逐年上升，多台电除尘监控上位机出现不明原因异常报警；且该控制器技术相对落后，已不能满足日益重视环境保护和生态建设的国家节能减排要求。 
　　将我厂电除尘控制器EPICⅡ升级改造为性能的EPICⅢ，不仅能降低电除尘出口粉尘浓度排放，比改造前降低12mg/Nm3，且降低电除尘电耗约50%，达到降低粉尘排放和节能的要求。 
　　1 电除尘控制系统改善 
　　1.1 改善功能 
　　ALSTOM公司生产之EPICⅢ可以同时控制和优化高低压控制，包括变压器，振打，加热，输灰等，采用火花处理、充电优化、浊度优化、降功率振打等软件包，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 有效二次侧输出佳电流和充电比优化 
　　根据每个电场粉尘浓度的变化计算二次侧输出的佳电流和充电比，并根据实时监测数据计算出较为优化的供电方式进行供电，充分利用了除尘器特性进行收尘，使得排放小化，节电效果佳。 
　　1.1.2 降功率振打 
　　高低压设备的控制一体化设计。振打时，控制器降低二次电流输出，改变收尘极对灰尘的吸附力，提高电除尘收尘效率，同时降低了振打期间电除尘变压器装置的功耗。振打结束时二次电流自动恢复正常水平。 
　　1.2 控制模块硬件改善 
　　将燃煤锅炉电除尘控制器升级为EPICⅢ，只需在控制柜上更换控制器，回路适当修改，其它设备不需改变，改善简单。 
　　1.3 控制模块软件改善 
　　升级改善后原有的控制部分会被划分为两个独立的部分，分别可以控制。EPICⅢ继续控制原高压控制柜内的设备，取消了与GATEWAY的通讯功能；增加一台新的上位机专门用于EPICⅢ控制器与上位机的通讯和监控，而原上位机继续保留，主要监控电加热和灰斗料位信号。 
　　2 电除尘 EPICⅢ改善后试验 
　　2.1 电场阴阳极振打电机、电加热器试验 
　　在完成控制系统模块之后，开始电场阴阳极振打、电加热器试验。阴阳极振打电机的试验是为测试振 
　　打电机的旋转方向是否正确，并同时检查电机在运转时的三相电流分别是多少。从而来判断机械安装情况。电加热测试是通过测试电加热器在工作时的运行电流情况。通过检查一切设备运行正常。 
　　2.2 EPICⅢ工频电源空载升压试验 
　　在完成所有低压部分调试之后，开始系统的冷态升压调试。在升压调试前锁闭所有人孔门。对每个电场进行了绝缘性能测试。并提前连续投入了4个小时的电加热系统，进行冷态升压试验。 
　　3 电除尘 EPICⅢ参数优化 
　　在完成了空载电场升压试验之后，进行的是热态参数的优化。在热态运行过程中发现一电场在相同100mA的输出情况下，带载比空载情况下，二次电压提升了14kV～16kV。二电场在相同300mA的输出情况下，带载比空载情况下，二次电压提升了4kV～5kV。而后三级电场的二次电压并未有相对的提升，是由于后级粉尘浓度大幅下降，更多的是高比电阻粉尘和细小粉尘。所以在第4级电场投运1：3脉冲模式，第5级电场投运1：7脉冲模式。在使用脉冲模式之后除尘的能耗从476kW降低到230kW。 
　　在后续的优化中继续考虑从第3级电场开始投用脉冲供电模式，达到减排和节能的效果。采用调试的方式如下： 
　　第3级电场可以采用1：3的脉冲供电。 
　　第4级电场可以采用1：5或1：7的脉冲模式。 
　　第5级电场可以采用1：7或1：9的脉冲模式。在使用高脉冲模式之后一定会的电除尘的能耗有所降低， 
　　但是需要一个长的周期来观察是否对排放产生了负面的影响。在更改过一次脉冲设置之后，运行一周的时间来观察除尘排放的情况。当然在某电除尘发生电场内部短路的情况时，需调整后级的脉冲供电比值来达到稳定排放的效果。 
　　为了更好的达到一种智能控制的效果，可以采用浊度控制加上锅炉负荷控制，双重控制的方式来节能。 
　　使用锅炉负荷的4mA～20mA信号来控制电除尘的前两级电场，在锅炉负荷高时前两级电场更高的输入能量排放，而后3级电场可以采用烟尘浊度4mA～20mA信号来控制，同样当检测到烟尘排放高时增加后3级的二次电流来稳定排放。这些4mA～20mA的模拟量信号可以分别输入到某2个控制器中，然后在控制器内配置相应的控制方式。从而达到一个双闭环节能减排控制的效果。 
　　4 电除尘优化改善后效益分析 
　　1）通过升级改善，消除了不明异常报警，通讯功能正常。 
　　2）2014年8月对各机组电除尘进行了试验，结果显示，升级改善后的电除尘出口平均浓度降低，比改善前降低12mg/Nm3，基本上能满足目前国家环保30mg/Nm3要求。 
　　优化前后工况对比图如表1。 
　　3）升级改善前后电耗对比，如表1，经修改第三、第四、第五电场充电比，分别由1：1、1：3、1：5改为1：3、1：5、1：7电耗降低了246kW，约为改善前的50%。 
　　5 结论 
　　通过对华阳电业有限公司燃煤电厂锅炉电除尘控制器的升级改造，不仅解决了因运行年限久引起的不明报警及通道故障问题，而且降低了电除尘出口排放浓度，降低电除尘电耗约50%，达到降低粉尘排放和节能的要求，带来良好的经济效益，符合当前国家节能减排、环境保护和生态建设要求。