215 MW 机组电除尘器的节能改造

林彦旻，周逸舟

（浙江浙能镇海发电有限责任公司， 浙江 宁波 315208）

215 MW 机组电除尘器的节能改造

林彦旻，周逸舟

（浙江浙能镇海发电有限责任公司， 浙江 宁波 315208）

根据电除尘器的除尘工作特性，结合电除尘器节能试验，利用节能优化控制方式能较大幅度地降低电除尘器运行电耗，提高经济效益。分析了新型电除尘节能技术的原理、技术特点，介绍了浙江浙能镇海发电有限责任公司 4 台 215MW 机组电除尘器的改造与应用情况。

电除尘器；节能降耗；改造

电 除 尘 器 的 耗 电 量 约 占 发 电 量 0.2%～0.6%，在保证除尘效率的前提下，通过改造升级，降低电除尘器运行能耗，综合效益巨大，意义深远。

1 节能控制分析

电除尘器的除尘效率与电晕功率（电场平均电压与平均电晕电流的乘积）直接有关，一般电晕功率越高，除尘效率越高。但在燃用低硫煤、飞灰高比阻粉尘条件下，由于存在反电晕现象，即沉积在收尘极表面上的高比电阻粉尘层会产生局部放电现象，过分增加电除尘器的高压供电功率反而会加重反电晕，降低除尘效率。因此，采用间歇脉冲供电技术克服反电晕，并根据工况条件选择工作方式和运行参数，既可以提高除尘效率又可以节约电能。

电晕电流与电压之间的关系称为伏安特性，与烟气成分、温度、压力、电晕极和除尘极的几何形状等有关。在火花放电或反电晕之前获得的电场伏安特性能反映电除尘器从烟气分离尘粒的效果，选择稳定的工作点，可使工作电压和电晕电流达到更高的有效值。根据电除尘器电场的热态伏安特性，合理调整高压供电装置的电流极限，使电场在最佳的电晕功率范围内运行，不仅能减少高压供电功率的输出，还能大幅延长高压供电装置的使用寿命。

节能控制还要关注煤种、烟气量、烟气温度、锅炉操作等影响电除尘器运行的重要因素。

2 节能改造应用

浙 能 镇 海发电 厂 3-6 号机 组 为 215 MW 燃 煤机组，每台锅炉配一套电除尘器，电除尘器本体为浙江菲达环保科技有限公司生产的 FAA4×35M-132-150， 双室 4 电 场 布 置 ， 设计 除 尘 效率≥99.43%； 电源及控制设备由厦门龙净环保科技有限公司配套， 高压控制器采用 K 型 MVC196，控制部分以 16位单片机为核心， 高压隔离开关为GN3-72/3-2S-X 型 ， 高 压 硅 整 流 变 4 个 电 场 为GGAJO2-1.6A/72 kV。 振 打 、 卸 灰 、 电 加 热 由OMRON C200 PLC 控 制 。

2.1 人工设定电流极限

锅 炉 负 荷 200 MW 时 ， 根 据 现 场 实 测 ， 当 高压供电装置采用火花跟踪控制，电流极限 60%左右，此时电场运行在最佳有效电晕功率范围内，电除尘器除尘效率基本不变，4台电除尘器供电功 率 比 额 定 功 率 减 少 2 035 kW，节 能 55.2%。 说明采用火花跟踪控制方式，并用人工设定电流极限，可以保证电除尘器除尘效率并降低供电能耗。

2.2 人工选择间隙脉冲方式

试验人工调整供电装置控制方式：改火花跟踪为“间隙脉冲占空比为 2∶2”， 并监测电除尘器出口浊度，发现浊度变化较小，除尘效率能够保证。锅 炉 负 荷 200 MW，电 流 极 限 设 在 60%，电 除 尘器四电场两种供电控制方式参数对比如表1， 可减 少 输 出功 率 238.05 kW， 节能 57.0%。

表1 四电场不同供电控制方式参数对比

但是以上两种人工控制方式靠经验设定，无法保持电除尘器最佳运行工况，可能导致节能效果不佳，引起除尘器效率降低、烟尘排放超标。

2.3 IPC 节能优化控制改造

IPC 节能优化控制系统是以电除尘器运行工况分析为基础，通过系统自动采集各电场伏安曲线，判断电场是否发生反电晕并计算反电晕指数，从而准确判断工况状态，最终自动获得各电场最佳工作方式。经调研，该节能技术已在多家公司应用，在满足排放要求的前提下节能率高，使用情况良好。而浙能镇海发电厂电除尘器K型高压控制器兼容多种控制方式，只需控制软件更新升级并引入部分信号及开发功能就可实现节能目标。改造中除控制芯片及软件外，原有高低压设备均不变，无需单独申请机组停运，调试过程中系统运行稳定，可大大降低改造费用。

2010 年 2-5 月， 进行电除尘器节能控制优化改造 ：更 换 MVC196 控制器芯片 ，功能优 化升级。 更换芯片时单个电场停电不到 15min， 无需机组整体停运，也可在机组计划停机时提前更换。新芯片同时支持原有 IPC 系统运行。重新编写 加 热 控 制 柜 的 PLC 程 序 ， 引 入 4～20 mA 锅 炉负荷信号。安装 IPC 节能控制系统， 新增自动节能控制功能。 对 4台机组共 32台高压控制柜的控制、运行参数重新进行测试、调校、参数整定。

改造后的电除尘器控制系统除原有远程控制、通讯监视等特点外，新增以下功能：

（1）升级后控制器采用 32 位嵌入式系统为核心， IPC 上位机对高压整流设备的二次电压、 二次电流连续检测，获取电压、电流连续波形及火花放电波形。

（2）自动快速测试电场动态伏安曲线， 具有电场工况自诊断功能。因此，针对大部分电厂浊度测量精度不够的实际情况，即使不把浊度仪的测量值作为闭环反馈控制信号，高压供电设备也能根据工况的变化自动选择运行参数和间歇脉冲供电占空比，在达到最佳除尘效率的同时实现节能的目的。

（3）新增监控范围和实时工况分析能力： 增加对锅炉负荷的检测，分析诊断实时工况；能根据锅炉负荷、煤种等不同条件，自动调整和优化各除尘单元的高、低压控制设备的运行工况；具备间歇脉冲工作方式下的火花控制性能，避免火花闪络冲击破坏硅整流变压器；根据出口烟道浊度或其它手段形成闭环自动控制，当闭环回路故障时，单个控制柜也能通过能量优化等模块使电除尘器在较佳工况下运行。

（4）实现振打时序优化， 减少烟尘二次飞扬；当其中一个电场振打时，其它电场禁止振打，并且自动优化其他电场的输入功率，补偿电场振打时对除尘效果的影响。

（5）能根据电除尘器实际运行情况， 对各电场进行协调控制，自动选择最佳运行模式。

（6）增加节能管理控制功能， 增加 TR 扩展配置功能、设置负荷参数与节能调节参数功能和节能数据处理功能，对除尘器节能方式进行统一管理和调度，有常规运行和智能节能二种模式，以及普通、超级、增强3种不同负荷的节能级别。

3 优化控制节能效果分析

3.1 除尘效率比较

节能改造后除尘效率基本不变，排放符合要求 。 经 环保 测 试 ， 2009 年 4 号 炉 大 修 后 193 MW负荷时的除尘效率为 99.15%， 2010 年 4 号炉节能 运 行 205 MW 负 荷 时 除 尘 效 率 99.14%。 2010年 6号 炉 大修后 节 能 运 行 212 MW 负 荷 时 除 尘 效率 99.57%； 2010 年 3 号 炉 节 能 运 行 210 MW 负荷时除尘效率 99.63%。

3.2 节电效果分析

从节能改造前后数据对比看，节电效果相当明显。用于节能分析的参数有二次电压 U2和二次电 流 I2以 及 二 次 电 流 极 限 设 定 值 IL， 控 制 方 式有方式 0（火花跟踪控制）、 方式 1（最高平均电压控制）、方式 2（火花率设定控制）、 方式 3（临界火花控制）、 双半波间歇脉冲供电（2∶2， 2∶4～2∶20）、 单半波间歇脉冲供电（1∶2， 1∶4～1∶20）等。

（1）节能改造前， 2010 年 3 号、 5 号炉 电 除尘器运行数据如表2所示，一、二、三电场均采用火花跟踪工作方式， 四电场采用 1∶2 或 2∶2 的间 歇 供 电 方 式 运 行 ， 锅 炉 负 荷 200 MW， 3 号 炉电 除 尘 器 常 规 供 电 能 耗 为 299.57 kW， 5 号 炉 电除 尘 器 常 规 供 电 能 耗 为 289.12 kW。 4 号 炉 电 除尘 器 常 规 供 电 能 耗 为 246.86 kW； 6 号 炉 电 除 尘器 常规供电 能 耗 为 255.37 kW 。

（2）节能改造后， 以 2010 年 3-6 号炉电除尘器的负荷记录数据为例。表3为3号炉电除尘器在不同负荷条件下的节能控制数据，满负荷时能耗 为 201.92 kW， 节 电 率 78.1%； 170～180 MW 负荷 时 能 耗 为 185.11 kW， 节 电 率 79.9%； 140～150 MW 负荷 时 能耗为 173.47 kW， 节电 率 81.2%。 表4 为 3-6 号炉电除尘器在不同负荷条件下的节电率统计，从表4可知电除尘器实际消耗的功率随着负荷和电场工况条件的变化而动态变化，机组在满负荷运行时的节电率最低。

3.3 节能改造效益分析

表5 是 2009 年 9 月-2010 年 8 月间电除尘器总耗电量占发电量的比例，时间跨度涵盖本次节能改造前后， 显示了节能效果。 2009 年厂用电约为发电量的 8%， 人工控制节能后电除尘器的耗电量约占发电量的 0.2%，占厂用电 2.5%。改造后， 电除尘器耗电与发电量的占比下降到 0.13%，即电除尘器耗电占厂用电下降到 1.6%。 进一步比较 月 度 发 电 量 近 似 的 情 况 ， 如 2010 年 2 月 与2010 年 6 月比较、 2009 年 11 月 与 2010 年 7 月比较，改造后4台机组的电除尘器月可节约电量35 万 kWh， 年可节约电量 420 万kWh， 按每千瓦时电价 0.4 元估算，每年可节约 168 万元。4 台机组电除尘器节能改造核准费用为 49万， 改造后不到半年就可收回改造的费用。

表2 改造前3号、5号炉电除尘器运行数据

表3 3号炉电除尘器在不同负荷条件下数据

表4 3-6 号炉电除尘器在不同负荷条件下的节电率

表5 电除尘器耗电量统计

4 结论

本次电除尘器节能改造整体改动小，充分利用了原设备和电除尘器控制的新技术新功能，使电除尘器节能水平进一步提高。通过改造升级，克服了人工控制的不足，取得较好效果，提高了电除尘器的可靠性和稳定性，大大减少设备损耗，延长设备寿命，减少维护量，降低维护费用。

[1]原永涛.火力发电厂电除尘技术[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]胡 满 银 ， 赵 毅 ， 刘 忠.除 尘 技 术 [M].北 京 ： 华 北 电 力 学院，2007.

（本文编辑：徐 晗）

Electrostatic Precipitator Energy-saving Upgrade in 215 MW Unit

LIN Yan-min， ZHOU Yi-zhou
（Zhejiang Zheneng Zhenhai Power Generation Co.， Ltd， Ningbo Zhejiang 315208， China）

According to the operating characteristics of the electrostatic precipitator,we can greatly reduce the operating power consumption of the electrostatic precipitator and increase economic benefit using the energysaving optimization controlmethod combined with the energy-saving test.This paper analyzes the principles and the technical characteristics of the new electrostatic precipitator energy-saving technology and introduces the upgrade and application of the electrostatic precipitators for four 215 MW units of Zhejiang Zheneng Zhenhai Power Generation Co.， Ltd.

electrostatic precipitator；energy saving and consumption reduction；upgrade

X701.2

： B

： 1007-1881（2011）10-0049-04

2011-03-11

林彦旻（1976-）， 男， 浙江宁波人， 工程师， 从事电厂除灰脱硫技术管理工作。