电除尘改造在罗定电厂中的应用

2018-07-10温汉洋

通信电源技术 2018年4期

温汉洋

（广东省粤泷发电有限责任公司，广东罗定 527217）

0 引言

2014年，国家发改委、环保部和能源局联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》的通知，明确到2020年，燃煤发电机组大气污染物排放浓度必须达到燃气轮机组排放限值，同时要求烟尘排放浓度（基准含氧量6%下）不超过10 mg/m3。广东罗定电厂（以下称“罗定电厂”）现有的电除尘器达不到环保要求，须对电除尘器进行改造。基于成本考虑，福建龙净集团的调制型高频电源成为罗定电厂的选择，因为该高频电源不需更换整流变压器，只需升级常规高压控制柜为新型调制型高频控制柜，这样即可与原变压器凑成一套混合型高频电源，从而大幅提高电除尘器的电晕功率，达到改善出口粉尘排放的效果，且改造便捷，成本划算。

1 电除尘器现况分析

罗定电厂#1、#2机均为135 MW机组，一炉一台电除尘器，每台电除尘器有双室四电场，每台炉配套高压控制柜8台，低压控制柜2台。其中，高压控制柜型号为GGAj02H-1.0 A/72 kV，低压控制柜型号为DDJX4045F1。2台炉共同使用一套上位机系统，并于2003年3月投运至今。电除尘的本体、电控均为龙净环保公司产品，其中高压控制柜是龙净环保早期的8位H型控制柜，但运行时间过长，现电控系统已出现如下一些问题[1]。

1.1 第一电场的二次电压偏高，二次电流低，存在严重的电晕封闭，电晕功率输出不足

所谓电晕封闭，是指电除尘器运行中，含尘浓度逐渐升高，达到一定程度时，可以把电晕极附近的场强减少至电晕的起始值，导致电晕电流出现大幅下降，甚至接近为零。消除电晕封闭时，主要是提高高压电源的输出电压和电晕功率。

1.2 控制系统落后

原控制系统采用90年代的控制技术，硬件和软件系统在电场闪络的精确捕捉和控制方面均显示滞后状态。另外，在电晕封闭、反电晕和节能控制上，也适应不了现阶段的环保要求，现已被市场淘汰。

1.3 锅炉的煤种变化

由于煤价高昂，罗定电厂2012年3月曾对2台锅炉进行烧烟煤改造。现煤种发生变化，但控制器无法根据煤种、工况等因素进行控制调整，导致除尘器运行效果欠佳。

1.4 电除尘保温层加热器的控制状态与实际状态不符

由于电路板老化，部分电除尘保温层加热器的控制状态与实际状态不符，影响除尘效果。

1.5 振打器的振打效果不良

现场振打实际高度与控制器显示高度不符。当高度全部调至30 cm左右时，振打会开路，影响除尘效率。

2 改造措施

2.1 提高首电场的电晕功率

根据电除尘理论得出，处于电场环境中的带电粒子驱进速度和电除尘器的效率、驱进速度、电场强度的平方、电场强度和电场之间所施加的电压均成正比关系[2]。

一般情况下，高频电源输出直流电压比工频电源平均电压高30%左右，主要原因是工频电源峰值电压很容易在电除尘器电场中产生火花，从而减少加在电极中的平均电压。但是，高频电源谐振频率只有40 kHz，这与常规的工频电源频率50 kHz相比，显然高频电源纹波系数低于5%。因此，在直流供电条件下，它的二次电压波形往往被模拟成一条直线。可以说，高频电源为电除尘器提供的直流输出近乎没有波动，能够使静电除尘器在火花发生点实施电压运行。这样不仅提高了电除尘器中的供电电压值和电流量，而且增加了电晕功率的输入量，同时提高了电除尘器的效率，如图1所示。

图1 常规电源供电输出与高频电源对比图

2.2 改进高压控制方式

2.2.1 选择HV32控制器的硬件平台

HV32型高压控制器是以32位微处理器为控制平台，低功耗、运算速度快，性能远超现在使用的8位微处理器。同时，控制器含多种先进的控制模式，适应各种如电晕功率不足、反电晕等复杂工况，取得了良好的除尘效果。另外，控制器还根据煤种、烟温和锅炉负荷等现场工况，做出了不同的应对策略，可保证高压电源的控制在最适合现场工况的情况下运行。

2.2.2 高低压连锁控制

在电除尘本体电场加压运行时，传统振打同时进行。吸附在收尘板上和电晕线的粉尘粒子不仅受到振打力，而且受到很强的电场吸附力。因此，仅通过加强振打强度和频率的手段，粉尘粒子很难振打落下来。长期以往，电晕线出现肥大问题，收尘板粉尘堆积明显，影响工作电压和电晕电流的升高，最终导致除尘效率降低。另外，增大振打的频率和强度，容易造成粉尘二次飞扬，除尘效率也会受到影响，也会增加振打线圈过电流烧毁及振打器的振打砧塌陷机率。

对高低压控制系统进行联锁控制，可以实现“断电振打”功能。它可以自动改变电场的输出电流和输出电压，降低供电功率，减小振打时粉尘受到的空间电场力。因此，粉尘振落变得容易，清灰效果得到加强，除尘效率得到提高。

2.3 改进测温和振打控制

采用新一代的分布式低压控制技术，对温度控制系统、振打系统进行升级，提高可靠性。

2.4 改进上位机控制系统

对上位机系统进行升级改造，采用以太网进行通信，优化数据采集、整理和处理功能，采用能量管理系统EMOS进行组态，可对电除尘实时运行数据进行采集、查看，并可对各运行参数进行调整，还具有自动设定参数的智能功能。

3 改造效果

3.1 空载升压和负载升压试验

经过空载升压和负载升压试验，调试人员通过运行数据和二次电压、二次电流的波形分析，推测电场内部可能出现“打火”。于是，调试人员到除尘器顶部检查，发现#1电场隔离开关和高压穿墙套管的连接处和#4电场连接线存在打火、烧断现象。随之调试人员进行了处理，但由于打火导致#4电场乙侧穿墙套管内导电杆顶部完全烧断，并脱落至保温箱，导致该电场无法和隔离开关连接，结果#4电场仅带甲侧电场运行。另外，由于调试人员无法对#4电场乙侧进行试验，故无法排除该电场存在内部短路。

之后，调试人员对各电场尤其是#1～#4电场进行了各种运行模式和控制参数设置的探索，观察并分析各种波形。最后发现，各电场都存在不同程度的反电晕现象，其中#1、#2最严重，#3、#4次之，#5、#6再次之，#7、#8较轻微。

反电晕的产生是由于锅炉采用炉内脱硝，导致灰的化学性质发生改变，粉尘比电阻大大增高而导致。高比电阻粉尘到达收尘极板后容易堆积，很难释放。因为它的极性与电晕极一致，所以排斥后来的荷电粉尘。由于粉尘层的电荷释放较慢，粉尘间存在较大的电位梯度，当粉尘层中的电场强度大于其临界值时，就会在粉尘层的空隙间出现局部击穿现象，产生与电晕极极性相反的正离子，同时向电晕极运动，中和在电晕极带负电的粒子。表计可以看到，电压降低，电流增大，同时粉尘二次飞扬严重，导致收尘功能明显恶化。这种反电晕比较特殊，处理困难，一般采用脉冲供电方式来处理[3]。

3.2 脉冲模式试验

#1、#2电场采用脉冲供电模式，经过一番调试，调试人员找到了合适的设置参数，反电晕得到了抑制。#1电场的二次电压可达到30 000 V以上，而#2电场二次电压可达40 000 V以上。由于采用脉冲模式，二次电流的平均值很小，故表头显示很小。观察排灰量，#1、#2电场采用干排，干出灰量较日常明显增大。同时，#3电场排灰量大大减少，#4电场水冲灰明显改善，说明脉冲模式对反电晕现象起到了明显的抑制作用。

最后，罗定电厂聘请国家烟气工程试验中心的技术人员对除尘器的排放进行浓度检测，检测结果为：当机组运行负荷约为129 MW时，电除尘器处理烟气量为855 467 m3/h，出口标干含尘浓度平均为26.1 mg/Nm3，满足改造协议要求。