循环流化床锅炉电除尘器优化与节能控制技术的研究与应用

北极星环保网讯:摘要：岱庄煤矿热电厂原有电除尘器效率低，无法满足环保排放标准。本研究通过认真分析现场情况，设计了一种适用于75T/h循环流化床锅炉的电除尘器优化与节能控制技术，通过采用三相电源、优化控制算法改进供电参数、采用节能运行方式等，使除尘效果达到环保排放要求，为小型循环流化床锅炉电除尘技术提供了先进的手段和装备。

一、引言

电除尘器作为我国工业除尘的主力设备，其高压供电电源及控制技术自八十年代初至今有了很大的发展，目前大量应用的单相工频调压-升压-整流方式，在控制功能、控制精度、数字化处理及传输各方面已达到或接近国外先进水平。随着工业的发展以及国家对大气污染排放标准的进一步提高，要求电除尘器达到更高的收尘效率。以前火力发电厂使用的电除尘器除尘效率已有很大一部分达不到要求，就目前的电力行业来讲，全国整体电除尘器设计除尘效率基本为：约76%的电除尘器的效率小于99%或排放浓度在240mg/m3以上，约13%的电除尘器效率在99.3-99.5%之间或排放浓度在150-200mg/m3之间，仅约10%的电除尘器的效率在99.6%以上或排放浓度在100mg/m3以下,如果严格执行50mg/Nm3的排放标准，控制PM2.5的排放,几乎所有的电除尘器都需要改造，电除尘器本体越做越大，由于钢材等主要原材料价格上涨，改造成本也急剧增大，给行业造成了新的生存危机。

岱庄煤矿位于山东济宁煤田(东区)北部，井田内地势平坦，地面村庄稠密，共有78个自然村，村庄下压煤可采储量约占矿井可采储量的80%。本煤矿热电厂的电除尘器是1999年自浙江菲达机电集团公司购买的，高压电源都为单相电源，它由单相工频380V交流输入，经两个反并联可控硅调压，再由变压器升压整流输出高压直流信号加到电除尘器，当时满足了我国除尘的标准。由于使用年限过长，元器件性能老化并损坏，影响了机组的正常维修和维护，增大了运行人员和检修人员的工作强度，使机组运行可靠度降低，除尘效率降低，能耗增大。时至今日，随着国家除尘标准的提高，这种电源的弊端逐渐显现出来，存在转换效率低，一般仅为0.7左右，且易造成电网污染，三相供电不平衡。

本研究在工业电除尘器装置的除尘机理、工作特性、操作工艺以及国内外研究的基础上，针对目前电除尘装置工艺过程中存在电能消耗大、除尘效率低以及控制策略不能随工况变化等问题，结合岱庄煤矿热电厂电除尘器的实际情况及问题，对电除尘三相高压电源节能提效技术进行了研究，并采用智能优化控制方法进行了电除尘装置的节能优化研究，对电除尘控制器进行了改进设计。

二、电除尘三相高压电源节能提效研究

(一)、三相电源与单向电源技术特点对比

1、单相高压电源

控制原理：单相380VAC/50HZ工频交流信号，经过可控硅移相调压、变压器升压和整流后的波形为100HZ;如果在正半波发生闪络时，只要等到过零时，就可以利用可控硅换相，封锁下一个半波的输出;相反，在负半波发生闪络时，也在换相时输出封锁下一个半波的信号。这个技术已经是相当成熟的，在世界范围内得到普遍推广。

单相电源主要存在问题：

①电能转换效率比较低。理论计算效率只有70%，实际为66%左右。

②不平衡供电。因为，在四电场或五电场实际应用中，其中一个电场的高压电源，单相380VAC/50HZ输入，一相工作，另两相处于空载。电除尘器选用的电源规格越大，不平衡问题就越严重，无法保证电网的功率因数指标。对于一台1000MA/72KV的设备就有271A的电流无法平衡。

③平均电压低。负载的二次电压与峰值电压之间存在25-35%的脉动，系统阻抗不匹配，容易产生火花击穿，容易出现大电流/低电压，或者低电流/大电压运行状态，影响整体的除尘效率。

2、三相高压电源的主要特点

①电能转换效率高。因为采用完全的三相调压，三相升压、三相整流。功率因素≥95%，电网损耗最小;它能有效地克服当前单相电除尘高压电源功率因素低(≤70%)、缺相损耗、不平衡供电的弊端。

②输出电压高。单相的峰值电压比平均电压高25-35%，而三相电源的峰值电压与平均电压比较接近≤5%。如右图所示，上方波形为二次电流，下方波形为二次电压波形，几乎接近纯直流信号。从而有效地提高粉尘的荷电能力，提高除尘效率。

③三相供电完全平衡。因为单相电源在使用中，始终用一相，空两相，在大型电除尘器中不平衡电流可达500A以上。而三相电源各相电压，电流，磁通的大小相等，相位上依次相差120°。任何时候电网都是平衡的，是最科学合理的用电模式。

④超大功率输出。单相电源如果设计到2000MA/72KV的规格，一次输入额定电流为：541A;而同样2000MA/72KV的三相电源，一次电流仅为：230A;两者供电输入一次电流相差：311A。

⑤节能效果好。因为转换效率比单相电源提高25%，三相完全平衡输入，单台额定输入电流可减小几百安培，输出二次平均电压比单相电源提高15%，有效提高除尘效率。这些因素都直接转化成节能的效果。一台110M2四电场的静电除尘器，当年减少电费即可收回三相高压电源所增加的投资。

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