新型电控提效节能技术在300MW火电机组的应用

李仁贵，郑国强

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

新型电控提效节能技术在300MW火电机组的应用

李仁贵，郑国强

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

电除尘器的运行效果依赖于本体和电控系统的有效配合，电控系统对除尘器的除尘效率、运行能耗的作用日益凸显。文章结合太钢能源动力总厂1#机组300MW电除尘器电控设备提效节能的改造实例，介绍了高频电源、脉冲电源的应用情况，通过现场综合调试，实现了提高电除尘效率的同时大幅度降低电除尘运行能耗的良好效果。

电除尘器；高频电源；脉冲电源；提效节能

1 引言

高压静电除尘器因除尘效率高、维修便利等因素，已成为除尘行业的主要产品之一。《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中规定，一般地区燃煤锅炉烟囱烟尘排放限值为30mg/Nm3，重点地区燃煤锅炉烟囱排放限值为20mg/Nm3；新修订的《环境空气质量标准》（GB3095-2012）明确规定，到2016年，我国所有地级以上城市按照新修订的标准检测和评价环境空气质量状况，并向社会公布结果。燃煤锅炉满足新《环境保护法》要求，实现低浓度粉尘排放，对企业已经刻不容缓。本文结合太钢能源动力总厂1#炉300MW机组电除尘器的电控提效节能改造实例，对电除尘器提效节能改造的效果进行了分析。

2 太钢能源动力总厂1#炉情况

太钢能源动力总厂1#炉300MW机组，于2010年12月底投入运营，除尘器本体为双列双室五电场电除尘器，阳极板采用大C型结构，一、二、三电场的阴极线采用RSB芒刺线，四、五电场阴极线采用螺旋线。电除尘器配20套1.2A/72kV单相工频高压硅整流设备。日常运行能实现电除尘器出口排放烟尘浓度≤50mg/m3，6kV除尘变耗电量为1839kW·h。

3 改造方案

鉴于单相工频电源的局限性，1#炉电除尘器的排放浓度已无法满足新的环保排放要求。随着除尘电控技术的发展，高频电源、脉冲电源等高效电源成功应用，为电除尘器的低浓度排放、节能运行提供了更多选择。太钢能源动力总厂项目组经多方调研及反复论证，最终确定了高频电源和脉冲电源改造加除尘器检修的方案，以实现除尘器出口排放浓度≤20mg/Nm3。

1#炉原计算机监控系统，通讯系统不稳定，仅能在上位机系统中查看电除尘高压运行参数，无法实现电除尘系统的远程监控及自动节能；原单相工频电源动力电缆为2芯电缆，而改造后的高频电源及脉冲电源采用三相供电，综合考虑各方因素，决定将动力电缆更换成3芯电缆，提高系统运行稳定性。

改造工程主要对1#炉两台电除尘器20个电场的工频高压电源进行改造，将一、二、三电场工频电源改造为高频高压电源，四、五电场改造为脉冲电源，同时对电除尘本体内设备进行检修，并将机组负荷信号及除尘器出口粉尘浓度引入电除尘监控系统（IPEC）中进行控制，具体改造方案如下：1）一、二、三电场改造成高频电源，四、五电场改造成脉冲电源；2）升级改造低压振打/加热控制系统，增加“复合功率振打”功能；高频电源和脉冲电源为振打系统提供工作电源并实现对振打电机的控制，“复合功率振打”有利于振打清灰，提高除尘效率；3）对本体进行检修；4）通讯系统采用双光纤冗余架构，并将除尘器电控运行参数传送至省环保局监控系统，实时同步监控；5）上位机系统进行IPEC节能控制升级系统改造，针对高频电源和脉冲电源控制特性，结合机组负荷及除尘器出口粉尘排放情况，实现自动节能。改造后的IPEC系统的网络拓扑结构如图1。

图1 网络拓扑结构图

4 施工及调试

根据太钢能源动力总厂的检修工期安排，停机时间确定后，工程技术人员结合现场情况，制定了详细计划。经过精心施工，根据计划节点验收、冷态/热态调试等多个环节，项目的改造工作顺利完成。主要为：1）拆除原有的20套工频电源的整流变压器及配电柜；2）拆除原有的20套工频电源动力电缆；3）在配电室新安装12套高频电源及8套脉冲电源配电柜；4）在除尘器顶部安装就位12套高频电源；5）拆除4～5电场8台隔离开关柜，新装8台“二进一出”隔离开关柜；6）在除尘器顶部安装就位8套脉冲电源；7）重新敷设12套高频电源及8套脉冲电源动力电缆、复合功率振打电缆、通讯电缆等；8）架设高频电源、脉冲电源、低压PLC等设备通讯网络及敷设必要的光纤；9）系统调试（冷态调试、热态调试）。

1#炉高频电源、脉冲电源及IPEC系统投运后，参照除尘器出口在线粉尘仪的监测信号，深度优化调节高频电源和脉冲电源、振打参数，最终确定IPEC系统的各级高/低压设备节能运行参数，确保烟气排放低于20mg/Nm3，电除尘电控系统节能率大于30%。

5 改造后的高压运行数据（见下表）

测试数据表

6 改造后效果

太钢能源动力总厂1#炉300MW机组电除尘器于2015年7月完成了改造调试工作。节能系统可根据机组负荷及出口粉尘排放浓度，自动调节各高频电源、脉冲电源和振打设备运行参数，整个控制过程全部由IPEC节能控制系统自动实现，减少了人为因素对电除尘器运行造成的影响，电除尘器既节能稳定运行，又满足达标排放。

脉冲电源工作时，须充分考虑后级电场粉尘浓度低、粒径小的特性，既要保证微细粉尘有足够的驱进速度，又要降低脉冲电源的运行功耗。脉冲电源可轻易实现高峰值电压稳定运行，综合考虑基础电源和脉冲电源的互补优势，可以保证足够高的峰值电压（基础电压+脉冲电压）；考虑到脉冲电源断续供电的特性，为满足微细粉尘荷电捕集的要求，基础电源电压不宜调整得过低，否则会影响收尘效率。

图2为现场脉冲电源运行在基础电压50kV、脉冲电压55kV、脉冲宽度85μS时的波形。

图2 电源运行时的波形

2015年7月，经过华北电科院对1#炉电除尘性能测试，改造后的电除尘器出口排放粉尘浓度为17.8mg/Nm3，除尘效率为99.93%，运行功耗也大幅降低。改造前1#炉电除尘器运行功耗为1839kW·h，改造后1#炉电除尘器运行功耗1148kW·h，整台电除尘器节约电耗为691kW·h，节电率为37.6%。按机组年运行6000小时，每度电0.35元计算，1#机组电除尘器每年可节电414.6万kW·h，节约资金145.1万元。

7 结语

太钢能源动力总厂1#炉300MW机组电除尘器电控系统的改造，不仅提高了除尘效率，而且大大降低了电除尘器电耗，降低了厂用电量，同时提高了电除尘器的运行自动化水平及可靠性，有助于减少设备维护量，降低设备维护费用。高频电源、脉冲电源、节能控制系统的应用，为火电厂进一步节能减排改造提供了良好的借鉴。

[1]福建龙净环保股份有限公司.高频高压电源设备使用说明书[Z].2006.

[2]福建龙净环保股份有限公司.脉冲高压电源设备使用说明书[Z].2014.

Application of New Type Technology of Electric Control, Efficiency-raising & Energy Saving in 300MW Power Generating Set

LI Ren-gui, ZHENG Guo-qiang
(Fujian Longking Environmental Protection Co., Ltd, Fujian Longyan 364000, China)

The operation effect of ESP relies on the effective coordination of reality and electric control system. The electric control system shows the increasing protruding for the role of dust removal efficiency and operation energy consumption. The paper introduces the applications of high frequency power source and pulse power source based on the reform example of efficiency-raising and energy saving of electric control equipment of 300MW ESP in 1# generating set of Taiyuan Iron and Steel General Plant of Energy Power. Based on the comprehensive tests on site, ESP efficiency is improved and the operation energy consumption of ESP decreases at the great range.

ESP; high frequency power source; pulse power source; efficiency-raising and energy saving

X773

A

1006-5377（2017）06-0044-03