火电厂电除尘技术改造及节能研究

姜志勇 山西鲁晋王曲发电有限责任公司

某火电厂2 台发电机组锅炉配置BE240/2-4 型除尘器，设计的除尘效率为在99.6%以上，除尘器出口排放量在35mg/m3以下。每台除尘器配有2 台低压控制柜和8 台高压控制柜，其中高压控制柜采用两相可控硅工频相控电源。整套设备于2009 年投运，在目前运行中，由于电气元器件老化严重，系统硬件不足等原因，导致除尘器存在电晕功率输出不足、电晕封闭等问题。同时由于控制系统采用的控制技术较为老旧，在电晕封闭、反电晕及节能方面均无法满足当前火电厂电除尘的排放要求。由此，从节能方面对火电厂现行电除尘技术进行改造尤为重要，经调研考察，最终确定采用高频电源完成对电除尘技术的改造。

1 高频电源的应用优势

调制型高频电源二次电流、电压平滑，具有较快的闪络恢复速度，相比除尘器之前使用的工频电源，高频电源在纯直流供电时的输出电压波纹在5%，远小于工频电源。同时，具有较高的闪络电压，日常运行电压是工频电源的1.3 倍，电流是工频电源的2 倍，输入功率更高，可显著改善电除尘的效果。

电晕功率输出更强，可稳定运行。调制过程采用“硬开关”，面向负载波动不具有敏感性，具有更强的电晕功率输出，除尘效果更显著。

具有灵活的配置，高频电源可结合传统电源共同使用，调制频率覆盖范围广，载波频率最大值为40kHz，既可与常规变压器组合形成混合性电源，也可与中高频变压器组合形成高频电源。因其具有灵活的配置能力，所以改造施工简单，工期较短，且具有相对低廉的成本。

高频电源三相平衡，输入不存在谐波，无污染。同时功率因数和效率较高，一般情况下功率因数在90%以上，效率在93%以上；具有更好的节能性，与工频电源相比，可节能在20%以上。

2 火电厂电除尘技术改造方案

为有效解决电除尘效率低，耗电量大、易发生故障等问题，在充分考虑改造现场实际情况、火电厂原有系统及设备的功能、配置要求的基础上，采用高频电源对电除尘技术进行改造，并设计最安全、节能和经济的改造方案。

①在1 号锅炉电除尘的第一、第二电场中，采用调制型高频电源对原有的4 台工频电源进行改造，沿用之前的整流变压器，以及控制柜到变压器间的电缆，并利用4台高频电源控制柜替换原有的工频控制柜。同时，整体更换1 号锅炉电除尘控制系统中的铜母排。

②对1 号锅炉电除尘的第三、第四电场中的H 型工频高压控制柜进行改造，选择新型工频高压控制柜予以替换，同样沿用之前的整流变压器，以及控制柜到变压器间的电缆。

③对1 号锅炉电除尘系统中的电磁振打控制柜与低压加热控制柜进行改造，采用新型控制柜予以替换，应用最新的加热控制和振打方式，可选择不同的振打程度。同时，重新设计1 号锅炉电除尘系统中的高低压连锁功能，以保证各电场均具有断电振打的能力，以实现振打效果的提升，有效改善二次扬尘情况，提升电除尘效果。

④在保留原有系统操作模式及监控功能的条件下，在2 号锅炉电除尘控制系统中连接1 号锅炉高低压控制系统的信号，从而实现对高低压控制系统的远程操作及监控。

从改造方案的整体来看，在此次改造过程中，对于1～4 号高压控制柜进行高频电源改造，保留原有整流变压器和电缆，改造施工简单、成本较低。而对于5～8 号高压控制柜则利用新型的HV32 高压控制柜进行替换。改造后的高压控制柜能够凭借自身算法和数据库优势，依照实际烟气工况采取自适应操作，可有效控制末电场的反电晕情况，同时彻底规避跳停故障的发生，运行稳定性更高。此外，所采用的DZK32电磁振打控制系统，能够实现数字化、自动化的振打操作。总的来看，通过高频电源结合控制系统优化完成的火电厂电除尘技术改造，能够在满足原有系统功能及配置要求的同时，对系统设计、布置与设备进行全面优化，改造效果良好。

3 火电厂电除尘技术改造节能测试

3.1 节电率计算

火电厂电除尘技术改造节能测试的主要指标为节电率，可通过对电除尘器在一定时间内的累积耗电量，并依据统计电量对单位时间的用电单耗进行计算，通过对比分析改造前后的节能效果。节电率的计算见式（1）：

式中S单相—改造前用电单耗；S三相—改造后用电单耗，kW。

3.2 数据检测与统计计算

火电厂电除尘技术改造之前，在135MW 负荷下，除尘器工作6h 的累积耗电量为2932kWh，由此可计算出为488.7kW。在改造之后，同样在135MW 负荷下运行6h，除尘器的累积耗电量为892kWh，计算出为148.7kW。由此，根据式（1）计算得出应用高频电源进行电除尘技术改造之后，节电率可达到69.6%。

4 火电厂电除尘技术改造后运行状况及效果评估

4.1 改造后运行参数

火电厂在完成电除尘技术改造并投入运行之后，电场空载和带负荷运行参数如表1 所示。

表1 电场空载与带负荷运行参数

可见，1 号锅炉在改造后，其控制系统具有良好的闪络特性，不存在电流冲击，能够灵敏地响应火花，在发生闪络后可尽快恢复电场的能量，闪络现象损失小，能够起到对反电晕的有效抑制。而且在对控制柜的改造之后，与原先的控制柜相比，不仅在二次电流和电压方面具有明显的提升，还实现了对之前电场电源封闭现象的有效消除。同时，在运行方面更具稳定性，不再出现跳停故障，使电场电压有所提高，火花率降低，运行升压正常、电力降低，能够显著提升电除尘的效果。

4.2 改造后烟尘浓度对比分析

火电厂改造前后的烟尘浓度对比如表2 所示。

表2 改造前后烟尘浓度对比

可见，改造后烟气出口处的粉尘浓度由33.4mg/m3会降低至18.9mg/m3，粉尘排放量大幅降低。

5 结语

通过对火电厂电除尘技术的改造应用研究，对比改造前后效果，能够看出改造后的电除尘技术运行更为稳定，对电晕封闭现象的抑制能力更强。同时在节能方面，改造后的节电率达到69.6%，除尘效率达到99.93%。由此证明，在火电厂电除尘技术改造中，应用高频电源能够有效提升电除尘技术的可靠性及环境效益，值得在业内大力推广。