电厂电除尘节能减排技术改造分析

胡常春

(湄洲湾火电厂， 福建莆田 351153)



电厂电除尘节能减排技术改造分析

胡常春

(湄洲湾火电厂， 福建莆田 351153)

某电厂电除尘器长期存在除尘性能大幅下降及各电场频繁跳闸问题，通过对电除尘器进行高频电源及控制系统技术改造，减少了烟尘排放及设备能耗，取得了显著的社会效益和经济效益。改造前后运行情况的介绍及效果分析对后续改造项目具有一定的借鉴意义。

电厂； 电除尘器； 高频电源； 节能减排

湄洲湾火电厂2台396 MW机组于2001年正式投入商业运行，随着运营年限增长，设备逐渐老化，其中电除尘器较长一段时间以来一直存在除尘性能大幅下降及各电场频繁跳闸的问题，非常不利于社会环保监控要求。为了提高电除尘器的除尘效率，使烟尘等排放指标满足国家标准要求，湄洲湾火电厂利用2015年2台机组小修时机，对电除尘进行了高频电源装置改造、电场控制系统及上位机系统升级改造。笔者对电除尘器改造前后主要运行数据进行统计分析，证明改造取得了较显著的社会效益和经济效益。

1　改造前存在问题分析

1.1 存在问题

湄洲湾火电厂一期使用兰州电力修造厂制造的五级电场静电除尘器，电厂于2012年进行了第一电场高频电源装置改造及第二、第三、第四电场电控系统改造，第五电场保持原设备状态。改造后，电除尘的运行效率并不理想，每次临检和小修结束，空载试验和刚开机投运的头几天各电场都表现良好，但此后除尘性能大幅下降，造成极线严重积灰，产生电晕封闭，运行电流一路走低(见图1)；同时，积灰造成阴极母线绝缘降低，绝缘子表面爬电导致电场内部频繁闪络[1]，各电场频繁出现跳闸缺陷，烟尘浓度指标一直不理想。

图1　电除尘改造前实际运行参数

1.2 原因分析

(1) 第一电场阴极线过度老化，导致运行工况不稳。

(2) 仅第一电场改造为高频电源装置，导致灰分收集过分集中于第一电场，对应灰斗及其输灰管道无法及时出灰，导致第一电场经常因为堵灰跳闸。

(3) 前四级电场不能良好发挥，导致末级电场全功率运行，进一步放大了振打扬尘问题，导致烟尘浓度指标频繁超标。

(4) 末级电场没有进行电控系统改造，仍使用老旧设备，不能与前四级电场协调出力，不利于整套系统的良好运作。

1.3 解决方案

(1) 将第一、第二、第三电场(含1A1～1A6、1B1～1B6、2A1～2A6、2B1～2B6电场)的整流变及其控制系统成套改造为ALSTOM SIR IV高频电源装置，大力提升前三级电场的收灰能力，由此缓解末级电场振打扬灰导致烟尘浓度超标的压力。

(2) 第四、第五电场(含1A7～1A10、1B7～1B10、2A7～2A10、2B7～2B10电场)仍使用原设备，即整流变/电抗器组(T/R)，将控制系统全部统一改为ALSTOM EPIC III电控系统，五级电场实现统一调控。

(3) 对电除尘上位机ALSTOM PROMO III控制系统进行升级，实现界面设置完全一致，所有操作和报警方式全部相同，有效实现节能减排

性能上的优化并节约相应设备管理成本。

2　实施改造情况

2015年对2台电除尘进行了前三级电场高频电源装置改造、全部电场控制系统改造及上位机系统升级改造。

2.1 高频电源装置

本次改造选用ALSTOM SIR IV高频电源装置(额定参数：85 kV，1 200 mA，102 kW)。高频电源是将三相380 V交流电经过全桥整流和电容滤波后得到约530 V的直流电压，然后经过全桥逆变形成25～50 kHz的交变电流，再经高频变压器升压整流后形成高频高压脉动直流送电除尘阴极母线(供电原理见图2)。

图2　高频电源供电原理图

高频电源装置输出直流电压波形平滑，电晕放电强烈，电场强度高，烟尘粒子荷电量大，除尘效率明显优于传统工频电源[2]。

2.2 电除尘电源控制系统

本次改造将电除尘电源控制系统全部统一改为ALSTOM EPIC III电控系统(系统原理图见图3)。EPIC III是阿尔斯通公司开发的第三代采用微处理器的静电除尘器电源专用控制器。该控制器采用以太网通信，可与以太网通信并访问Web服务器。

图3　ALSTOM EPIC III电控系统原理图

3　改造后效果分析

3.1 设备运行工况显著改善

改造后，各电场电压和电流完全恢复正常运行(见图4)，运行参数稳定，出力平衡，不再出现非正常的闪络、低电流、跳闸等现象，也没有了任何异常告警；出灰量较往年增加明显，且解决了往年出灰压力集中在第一电场的问题，实现各个电场有效分担，大大降低运行和检修人员的日常维护和管理压力。

图4　电除尘改造后实际运行参数

3.2 提高电除尘器除尘效率

改造后，电除尘烟尘排放质量浓度由2014年大于30 mg/m3降低到20 mg/m3以下，成效显著。末级电场扬尘导致的尖波也改善得非常明显，由至少250 mg/m3以上降低到60 mg/m3以下，减排效果非常明显。

3.3 大幅降低设备电能损耗

改造前2014全年电除尘被迫开放全功率输出(电流900～1 200 mA)，但仍不能达到烟尘浓度指标。而2015年改造后根据电除尘运行情况，当前已大幅降低出力，各电场当前设置为400 mA，烟尘排放质量浓度仍可以保持在20 mg/m3以下，除尘总功率则由600～700 kW降至250 kW以下，节能效果保守估计可达50%以上。

以由650 kW降至250 kW来计算，改造后每日耗电量至少可节省9 600 kW·h，每年节约电费至少147.17万元，预计三年零八个月即可拿回本次改造的投资成本。

4　后续工作建议

目前改造后的高频电源设备状况良好，电流设定值较低(设备额定值为1 200 mA，当前设定值400 mA)，烟尘浓度可以很好地满足要求，由电流情况可见本次改造的设备富余量应该比较大。为了应对国家对环保监控数据要求逐年提高的趋势，建议：

(1) 开展高频电源装置风冷系统的扩容改造，进一步控制高频电源装置温度，避免高频电源装置在出力较大情况下运行时出现高温报警甚至跳闸故障。

(2) 开展出灰系统扩容改造，及时增加出灰出力，提高管道输灰能力，避免高频电源装置在出力较大情况下运行时因出灰量大幅增加而发生堵灰故障。

5　结语

湄洲湾电厂通过本次电除尘节能减排技术改造，既提高了电除尘器的除尘效率，确保环保排放数据满足要求，同时也减少了电除尘设备的电能损耗，降低了电厂的生产经营成本。

[1] 张吉庆,黄瑞. 电除尘器电场闪络原因分析及改进[J]. 吉林电力,2006,34(1):36-39.

[2] 陈颖,郭俊,毛春华,等. 电除尘器高频电源的提效节能应用[J]. 中国环保产业,2010(12):28-31.

Technical Retrofit on Electrostatic Precipitator of a Power Plant for Energy Saving and Emission Reduction

Hu Changchun

(Meizhou Bay Thermal Power Plant, Putian 351153, Fujian Province, China)

The electrostatic precipitator in a power plant has long been troubled by problems such as great decrease in precipitation performance and frequent tripping of various electrostatic fields. The problems have now been solved by technical retrofit on high-frequency power source and control system of the electrostatic precipitator, with the results of reduced dust emission, lowered energy consumption, and remarkable social and economic benefits. The presentation of its operation conditions and the results of related effectiveness analysis before and after retrofit may serve as a reference for future retrofit of similar electrostatic precipitators.

power plant; electrostatic precipitator; high-frequency power source; energy saving and emission reduction

2016-01-10

胡常春(1976—)，男，工程师，主要从事发电厂电气维修等技术管理工作。

E-mail: 747376138@qq.com

TK223.27

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1671-086X(2016)04-0254-03