提高火电厂除尘效率的方法

王安强

（西山热电有限责任公司，山西 太原 030053）

·技术经验·

提高火电厂除尘效率的方法

王安强

（西山热电有限责任公司，山西 太原 030053）

摘 要环境保护已经成为现代企业生存发展的生命线。在大量工业废弃物中，工业含尘废气对环境的污染是其主要方面之一。煤灰燃烧所产生的烟尘，不仅影响人体健康，而且给工农业生产带来较大的经济损失。本文分析了电厂电除尘器除尘效率的影响因素，对单相硅整流电源与三相硅整流电源进行对比，采取用三相高压硅整流电源代替原来的单相高压硅整流电源的技术措施，提高了电场的一次电压及除尘效率，降低了烟尘排放浓度，满足了环保达标的要求。同时，解决了常规单相电源不平衡的问题，符合国家节能减排产业政策。

关键词电厂；电除尘；除尘效率；单相高压电源；三相高压电源

环境保护已经成为现代企业生存发展的生命线。在大量工业废弃物中，工业含尘废气对环境的污染是其主要方面之一。煤灰燃烧所产生的烟尘，不仅影响人体健康，而且给工农业生产带来较大的经济损失。电除尘器是电厂主要的除尘设备之一，通过对其除尘效率影响因素的分析，如何提高除尘效率，以降低烟尘排放浓度，达到环保的要求，就成了电厂研究的一个重要课题。

1　除尘运行分析

1）电厂原有除尘设备运行概况（以西山热电厂为例）。

该厂3×50 MW机组，三炉三机，原来每台炉配1台130 m3单室四电场电除尘器。400 mm同极距振打方式为侧部振打，电源采用单相硅整流。现在该厂电除尘存在设备老化、除尘效率低、电场经常跳闸、烟囱冒黑烟、极板黏灰等问题，严重影响了环保达标，通过对电除尘器运行情况和升压试验的观测，电除尘器运行相关参数为：

烟气量：210 000 m3／h

入口浓度：35 g／m3

烟气流速：0.5～0.6 m／s

比积尘面积：102 m2

出口排放：70～80 mg

单电场除尘效率：78.5%

2）除尘效率低原因分析。

a）根据飞灰分析，粉尘比电阻高（二氧化硅含量近50%），黏性大，又属低硫煤种，烟气湿度相对较大，具有细灰多等特点。

b）高压运行状况。运行电压低：一次电压大多运行在150～200 V，二次电压大多运行45～55 kV.运行电流：一次电流200 A左右，二次电流500 mA左右。运行导通角：50%～60%.

原因：正常运行工况下，在阴极线、集尘板上总是聚集着一层比电阻很高的粉尘层，此粉尘层是造成压降及输出功率不足的主要原因，也就是所谓的“阻抗不匹配”，引起除尘效果不理想的一个重要的因素就是由于这种状态的存在。

c）通过对旧系统运行状态分析，低压振打清灰不科学，有一定黏灰现象。

原因：各电场振打周期只是通过贯用的经验设置，无现场科学智能设定。

2　除尘改造方案

1）由于实际运行工况以及粉尘具有的特殊性，现在的单相高压除尘设备运行工况已达极限，已达不到当前烟尘排放需求，如何通过对现有设备的改造来提高有效电流和电压，保证足够的电晕功率，该厂经过调查、研究，决定用三相高压硅整流电源代替原来的单相高压硅整流电源，改造以后，可使一次电压从现在的150～200 V提高到300 V以上，电晕总功率提高50%以上。

2）由于电场带电运行，所以始终有一层粉尘聚集在阴、阳极上，由于粉尘湿度大、黏性高，如不能及时清除，长时间运行很容易在极板上粘一层振打不下来的粉尘。寻求科学振打顺序，同时进行高低压联锁，采取降伏或对不同电场错开进行断电振打，清除极板上湿、黏粉尘，从而能够有效避免起晕电压的偏移及除尘排放无法长期保证等问题。

3）针对低压振打清灰不利，可采取电控一体化管理模式，将高压所有运行参数都反应到低压PLC上，经过智能系统对伏安运行曲线、压降等参数的分析，观察判断当前电场内部积灰情况，调整振打时序，即可避免不同的现场工况，振打清灰不利，不是振打早（二次扬尘严重），就是振打周期过长（容易出现电晕封闭及反电晕现象）等问题，从而提高除尘效率。

4）使用低压智能系统替代原有的低压控制设备。通过对各通道的高、低压运行参数和控制参数的整合管理，采用触摸屏整合对应通道的高低运行数据和控制参数，实现更科学的振打顺序自动修正以及降压断电振打，使振打效果达到最大化。还通过对加热控制系统的改造，加强对各加热点的监控，使保温箱始终处于恒温状态，保证在电场运行中清灰效果良好，更接近空载运行工况，从而改善高压运行工况，提高除尘效率。

5）对原有的设备、软件进行升级改造，引入DCS的EMS能量管理系统，安装在线浊度仪，可节能降耗，实现对设备的动态管理和远程操控。

图1　单相高压电源控制原理示意图

3　单相硅整流电源与三相硅整流电源对比

3.1单相高压电源

1）单相高压电源控制原理示意图见图1.

运行原理：输入单相380 V／50 Hz工频交流电源，在经过可控硅移相调压、变压器升压、桥式整流后，变为100 Hz的脉动电压波形；发生闪络如果在正半波形，在波形过零时，通过可控硅换相，就可以封锁下一个半波的输出，相对应如果闪络发生在负半波时，也可以在过零点换相时封锁下一个半波输出的信号。单相二次电流的模拟波形图见图2.

图2　单相二次电流的模拟波形图

2）单相硅整流电源特点。

a）转换效率低：理论上电能转换效率70%，实际上只能达到66%左右。

b）三相电源不平衡：在实际运行中，4个电场分别使用各自独立的三相电源，其中一个电场的三相电源输入，只有一相电源工作，另两相却处于空载状态。选用的电除尘器规格越大，存在的电源不平衡现象就越严重，直接影响了电网的正常稳定的运行。1台1 000 MA／72 kV的除尘器就有271 A的不平衡电流。

c）平均的输出电压低：在峰值电压与负载二次电压之间始终存在着25%～35%的脉动，很容易出现火花击穿现象，从而发生低电压／大电流，或者是高电压／低电流的运行工况，系统存在阻抗不匹配现象，这些都会影响电除尘器的正常运行，提高电除尘故障率。

3.2三相高压电源

1）输入三相380 V／50 Hz工频交流电源，经过6只可控硅同步移相调压，三相整流变压器升压后，三相整流成一路300 Hz直流高压信号输出，加到电除尘器极板上。三相高压电源二次电流的叠加波形和叠加后的实际波形图见图3，4.

图3　三相高压电源二次电流叠加波形图

图4　三相高压电源二次电流的叠加后的实际波形图

三相高压电源控制原理示意图见图5.

图5　三相高压电源控制原理示意图

因为三相电源各相电流、各相电压、磁通的大小相等，相位差各为120°.在运行时，当A相正半波发生闪络火花放电击穿，在A相正半波过零换相时，B相的可控硅已经导通，此时输出火花封锁信号，可以关断A、C相的负半波，却无法及时关断B相的已经导通信号，一直要持续到B相的过零点，才得以完全封锁输出。A相闪络冲击可能只是瞬态导通电流的1.5～2.0倍；但B相在A相对介质击穿的情况下仍然是持续导通的，相当于击穿的强度被大大加强，所以实际上由闪络火花产生的瞬态冲击电流，有可能是瞬态导通电流的3.0～5.0倍，给控制系统带来明显的剧烈干扰。因此，三相高压电源最核心的技术，就是在强干扰冲击，强火花冲击下，提高抗干扰能力，实现可靠动态的火花闪络控制技术。

2）三相高压电源的主要特点。

a）功率因数高。采用完全的三相调压、升压、整流，功率因数≥95%，电网无功损耗最小；能有效地克服当前单相电除尘高压电源功率因数低（≤70%）、缺相损耗、电网不平衡供电等的弊端，减少了无谓的损耗，保证了电网的安全、稳定运行。

b）输出电压高。通过计算，三相／单相的额定输出平均电压之比：U3d＝1.35U1d，三相比单相的额定输出平均电压高30%～38%.三相输出电压接近纯直流信号，可实现最佳火花跟踪控制。输出电压提高等效于提高了电场强度，从而有效地提高荷电粉尘的驱进速度，提高除尘效率。

c）三相电源平衡。因为在实际运行中，单相电源始终用一相，另两相处于空载状态，不平衡电流可达几百安以上，而三相电源各相电压、电流、磁通的大小都相等，相位差120°.任何时候电网都处于平衡状态，是最科学合理的用电模式。

d）节能效果好。三相／单相额定输入电流之比：I3d＝I1d／1.732，输入电流减小，单台额定输入电流可减小几百安培，转换效率比单相电源提高25%，三相完全平衡输入，所有这些因素都可以带来明显的节能效果。

4　结 语

1＃除尘系统改造后，与2＃、3＃旧系统相比，提高了电晕功率，避免了反电晕现象的发生，输出电压明显升高，提高了电场场强，增加了电场粉尘的荷电效果，较好的荷电效果使极板吸附能力增强，有效提高了除尘效率，极板振打清灰效果明显，没有发生电场跳闸现象，烟尘出口排放达到50 mg以下，满足了环保达标的要求。另外，三相高压电源的使用，解决了常规单相电源不平衡的问题，符合国家节能减排产业政策。

参 考 文 献

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［4］ 万国新，王大明，彭彩凰.电除尘器效率低原因分析及对策［J］.江西电力，2006（06）：42－43.

中图分类号：TD612

文献标识码：B

文章编号：1672－0652（2015）02－0013－03

收稿日期：2014－12－16

作者简介：王安强（1968—），男，山西平遥人，1994年毕业于山西矿业学院，工程师，主要从事电厂生产技术管理工作（E－mail）wanganqiang1234＠163.com

A Method to Improve the Dust Removal Efficiency of Coal－fired Power Plants

WANG Anqiang

AbstractEnvironmental protection has become the lifeline of survival and development in modern enterprises.Industrial waste gas containing dust is one main pollution factor to environment in the large number of industrial waste.Ash generated by combustion of soot not only affects human health but also brings large economic damage to industrial and agricultural production.Analyzes the influencing factors of the dust removal efficiency of electric precipitator in coal－fired power plants，compares single phase silicon eliminator power supply with three－phase silicon eliminator power supply，adopts the technical measures of three phase high voltage silicon eliminator supply to take the place of single－phase high voltage silicon eliminator supply，increases the primary voltage and dust removal efficiency，reduces the smoke emission concentration，satisfies the requirement of environmental protection.At the same time，solves the problem of conventional single phase power imbalance，conforms to the national industrial policy of energy conservation and emission reduction.

Key wordsPower plants；Electric precipitation；Dust removal efficiency；Single phase high voltage power supply；Three phase high voltage power supply