320MW机组锅炉电除尘器节能提效改造李依琼，卢泽锋，傅启文（国电南京自动化股份有限公司，江苏南京211100）除尘器电源及控制系统“对原控制系统进行了全面技术改造。改造后电除尘器收尘电功率比改造前降低812%平均除尘效率提高029%，出口粉尘排放量降低28 9%，取得了显著的节能提效效果，提高了电除尘器运行的自动化水平，为类似机组电除尘器节能改造提供了借鉴经验。
1望亭发电厂11机组电除尘器简介望亭发电厂11机组为320MW燃煤火力发电机组，2006年改造前，锅炉出口配上海冶金矿山机械厂设计制造的双室三电场电除尘器2台。电除尘器电气控制设备采用浙江某公司产品。
11机组改造前由华东电力科学试验研究院进行了电除尘器性能试验，测得平均除尘效率为99.25%，虽能满足设计除尘效率，但电除尘器运行能耗偏大，监控系统通讯不畅，总体自动化水平较低。为进一步控制污染物排放，11机组在电除尘工艺过程之后新建了湿法脱硫系统，要求电除尘系统必须提高效率并保证在工况变化时稳定运行。因此，有必要对11机组的电除尘器进行技术改造，提高电除尘器运行的经济性，进一步提高除尘效率，同时提高监控系统性能以满足一体化集控要求。
2改造方案1基本原则改造前电除尘器本体设备运行状况良妊因此，将电源及控制部分改造作为此次改造的主要任务。电除尘器本体不做任何改动，硅整流变、电缆等设备尽可能重复利用以节省投资，对原电除尘高、低压控制设备及上位机系统进行全面改造。在保证除尘效率的基础上，将节能作为关键考核指标列入改造目标。
2改造设备经望亭发电厂调研考查后决定采用国电南京自动化股份有限公司（以下简称国电南自）虫立研发、具有自主知识产权的“节能提效型电除尘器电源及控制系统”替代原控制系统。该产品经多个工程实测，平均降低电除尘器收尘电耗70%以上，最高节能幅度达90%以上。
11机组“节能提效型电除尘器电源及控制系收稿曰期-07-28统，由12台高低压合一控制的”电源及控制装置“及1套”DOC2000静电除尘器自动监控系统“组成，更换原16台电除尘控制装置及上位机系统；同时，对辅灰监控组态软件与电除尘监控系统软件的接口部分进行重新开发，通过以太网通讯将除尘控制系统集成至辅控网，实现集控室集中监控。
3技术特点1节能提效脉冲供电方式为了使除尘效率尽量高，烟尘排放浓度尽量低，电除尘器高压供电控制设备往往工作在火花整定工作方式下，其运行电压U尽量接近火花闪络电压，二次电流I尽量大，暂称之为“大功率高能耗”工作方式。目前，我国所有燃煤电厂的电除尘器几乎都运行在火花整定工作方式下，而实际上在这种“大功率高能耗”工作方式下，电能利用率极低。
电除尘器在运行过程中，用于高压收尘的电耗可分为3类：用于粉尘的荷电与捕集的电能，称为“有效”电能；对粉尘的荷电与捕集起破坏作用的电能，称“反效”电能，如反电晕、二次扬尘等；介于上述两者之间，既无利也无害的电能称为“无效”电能，如电晕放电过程中，没有用于粉尘的荷电与捕集的多余电荷等，这部分属于浪费的电能亦称“浪费”电能。
电除尘过程中，有效、反效、无效电能是交织在一起的。实际上，在总的电能消耗中，有效电能很少，反效和无效电能占绝大部分。通过先进的技术措施，提高有效电能比例，降低反效与无效电能比例，则可使电除尘器在原有基础上达到进一步提高除尘效率、降低烟尘排放浓度，并同时降低电能消耗的目的。
国电南自针对电除尘器收尘理论能耗与实际能耗进行深入研究和分析后，经过反复的节能技术试验，在“DKZ-2B电除尘器电源及控制装置”上成功开发出节能提效脉冲供电方式。该供电方式充分利用整流变的电感特性和本体电场的电容特性，在一定范围内合理控制输出脉冲的幅度、周期等参数，输出合适的供电波形，提高了电除尘器运行过程中的电能利用效率。
与大功率高能耗的工作方式相比，节能提效脉冲供电方式不仅为收尘过程提供了更多的有效收尘电能，提高了电除尘器的除尘效率，而且大幅度降低了造成的不良影响，提高了电除尘器运行的经济性。
32智能动态优化控制电除尘系统在运行过程中，其烟气工况随着锅炉负荷、烟气成分、粉尘特性、温度、湿度等因素变化，电除尘器运行参数必须随着工况的变化进行调整，才能使电除尘器始终工作在最佳的状况下。该产品具备的智能动态优化控制功能，能够通过对电除尘器运行过程中电压和电流信号波形以及U―I特性的分析，结合在运行工况下对粉尘比电阻的测定，获得电除尘器的动态运行状况信息，并以此为依据，根据数学模型对电除尘器运行参数进行实时优化调整，使电除尘器始终运行在最优化的状况下。
33多处理器设计目前，绝大多数电除尘器供电控制装置采用单处理器设计，而这种“紧凑型”设计存在明显的不足。首先，要兼顾火花控制、状态分析、显示与键盘事件处理等多项任务，紧张的资源难以保证控制的实时性，使控制性能变差，从而影响除尘效率；其次，先进的软件功能和许多先进的控制算法不能实现，使产品总体性能受到限制，同时也使产品软件的升级空间十分有限。通过采用多处理器设计，构建高性能的硬件平台，有效地解决了单处理器设计的局限性，使产品的总体性能和软件升级能力有了明显提高。控制装置按功能划分为几个不同的功能模±，每个功能模块采用一块处理器来完成相应的控制功能，各处理器之间通过双口与系统总线接口，进行高速数据交换，大大提高了系统的实时性，节省了系统资源，使多CU控制系统的优势得以充分发挥。
34高低压合一控制压供电与低压设备控制功能集成在一台控制装置内。采用高低压合一控制的设计理念提高了控制装置集成度，工程应用中设备占地的面积减少。与低压集中控制方式相比，按电场分散控制提高了低压控制系统的可靠性，降低了低压控制系统故障对电除尘器整体运行的影响。同时，在多处理器硬件平台基础上可以方便地实现除尘工艺过程中的高低压设备配合，如在收尘极振打器工作时降低电场电压可以有效改善振打清灰效果，减少二次扬尘，提高除尘效率。降压振打控制过程如所示。
35基于烟气物理量的闭环控制与同类产品只以粉尘浓度为反馈相比，运行中无效与反效的电能消耗，有效地肖搦了反电晕“电除尘器自动监控系统，通过对除尘器降压振打过程出口粉尘浓度、流速、温度等物理量和电场电参量的实时监测和分析，更为准确、全面地获得电除尘器运行的工况信息，通过一组闭环控制策略实施电除尘器运行的系统级优化和资源配置。运用上位机整体优化与下位机动态自动优化相结合的思路，自适应地调整电控装置的控制参数，将出口粉尘浓度控制在设定的范围内。闭环控制框图如所示。
4改造效果2006年4月，在望亭发电厂11机组大修期间实施了改造工程，5月中旬完成电除尘器本体清洁、旧设备拆除、新设备安装调试等各项任务，5月23日设备一次投运成功。
通过此次改造，电除尘系统的总体自动化水平得到显著提高，高压控制具备多种供电方式以适应工况变化，监控系统通过标准的互联接口将电除尘系统集成至辅控网络，在集控室即可远程监控电除尘系统的运行，实现了电除尘器运行的无人值守。
1改造前后性能对比大修前后由华东电力试验研究院进行了11炉电除尘器性能对比试验，观察大修前后试验记录的11机组电除尘器运行参数（见表1、表2）大修后各电场二次电压均值略有下降，二次电流值下降较大。
输入：烟气含尘浓度上r限闭环控制框图表1 11机组大修前电除尘器运行参数记录参数一次电压/V一次电流/A二次电压/kV二次电流/mA输入功率/1W一电场二电场三电场一电场二电场三电场一电场二电场三电场一电场二电场三电场表2 11机组大修后电除尘器运行参数记录参数一次电压/V一次电流/A二次电压/kV二次电流/mA输入功率/kv一电场二电场三电场一电场二电场三电场一电场二电场三电场一电场二电场三电场化硫84，产生的社会效益相当可观。司工程师，从事电除尘控制系统技术开发。设计及研究工作。
11机组电除尘器的收尘总电耗大幅度下降，输入功率由大修前的597. 36下降为86361W降幅高达855%.同时，电除尘器平均除尘效率由大修前的99.25%提高到99.54%除尘器出口烟尘平均质量浓度由134减少烟尘排放量达289%.改造前后性能对比情况如所示。
改造前（火花>改造前（火花）改造前后性能对比2经济社会效益分析改造完成后的电除尘器运行的经济性有了很大的提高，以11机组2006年计划年利用小时数5500h上网电价0 36元八娜。h）计算，每年节省电能根据国家统计数据，每节约1kv.h电，减少消耗标准煤400g减少消耗水4L减少排放996g勺二氧化碳和30g勺二氧化硫。11机组电除尘器节约的电能每年可减少消耗标准煤1124，t减少消耗水11242，减少排放二氧化碳2799，t减少排放二氧5结束语320MW机组锅炉电除尘器在不改动本体，仅通过电源及控制系统的技术改造成功地实现了节能、提效、提高自动化水平的预定目标。
不仅节能效果显著，而且在资源节约、污染物减排方面也产生了良好的社会效益，符合“十一五”规划提出的建设资源节约型、环境友好型社会，大力发展循环经济、加大环境保护力度的要求；同时，该项目的成功实施为类似燃煤机组通过技术改造，实现电除尘器运行方式从高能耗到提效节能运行方式转变提供了经验。
