火电厂电除尘控制系统的优化改造

控制系统
输出 高压电源 整流变压器
电场
低压监控系统
低压控制系统 （PLC）
本体低压电气 设备
图 1 原控制系统结构
2 电除尘控制系统的优化改造 针对大唐户县热电厂目前所采用的高频电源静电除 尘装置，对电源控制系统进行了优化升级，增加了电除尘 的电耗调节功能，提升了电除尘装置对烟气中微小颗粒烟 尘的捕捉效果达到了减排的目的；而且还根据锅炉投粉量 的多少来控制电除尘的电耗，达到了节能的目的。 2.1 高频供电系统控制的优化 该厂一、二电场采用高频电源的供电方式，该部分的 电除尘控制系统采用 HFR 高频电源控制器，以实现电场 内火花的检测判断及控制。低压控制— ——HFR 除对电除 尘器高频整流变压器进行控制外，还对振打回路和加热回 路进行控制，用于控制振打电机或电加热器在不同时段和 控制模式下的振打频率及减电压的方式等。
该控制系统中将机组负荷信号引入到电除尘控制系 统，作为电除尘的闭环控制信号。启动负荷控制后，当机组
负荷运行到设定值时，系统通过闭环信号量的变化，反映
锅炉投粉量的多少，以达到节电的目的。控制系统根据机 组负荷信号的大小，对电除尘器的电耗进行自动调节，最
大限度地跟踪机组负荷的变化，达到对电耗的最佳控制效 果。（如图 3 所示）
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高，常规工频整流变压器电源能量转换效率一般为 65%-
75%，而 HFR-II 高频开关电源转换效率为 94%以上，因此 高频开关电源损耗小，相对工频整流变压器电源节能约 20%以上。
②HFR-II 型综合控制高频开关电源系统是三相供 电，输入功率因数可达 0.95。常规工频整流变压器电源是
图 5 改造后的粉尘浓度
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价值工程
2.2 工频供电系统控制的优化 该厂三、四电场仍为原来的工频电源供电方式，控制
部分由原来的在线 PLC 控制器改为 EPCON 6 控制器，从 而调节高压整流变压器输入到电除尘器内部的直流电源 的功率，以达到提高除尘效率及减少电除尘器电耗的目
的。（如图 2 所示） 2.3 电除尘电耗的自动调节嵌入功能
electrostatic precipitation control system as a closed-loop control signal to reflect the amount of powder boiler cast through the change of
closed -loop signal volume and then make the power consumption can meet current conditions. After the transformation, the economic
concentration discharged by coal-fired units always exceeds seriously and directly affects economic benefit of power plants. Datang Huxian
Thermal Power Plant used high-frequency power supply electrostatic precipitator for energy-saving, and introduced the unit load signal into
关 键 词 ：电除尘器；高频电源；闭环控制；节能减排
Key words: electrostatic precipitation；high frequency power；closed-loop control；energy conservation and emission reduction
中 图 分 类 号 ：TK223.2
Value Engineering
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火电厂电除尘控制系统的优化改造
Optimization Transformation of Electrostatic Precipitation Control System in Thermal Power Plant
刘志远 LIU Zhi-yuan；孟祥华 MENG Xiang-hua；刘露 LIU Lu
（大唐户县热电厂，西安 710302） （Datang Huxian Thermal Power Plant，Xi′an 710302，China）
摘 要 ：目前火电厂普遍存在静电除尘效率低的现象，使得燃煤机组排出的烟气粉尘浓度经常出现严重超标现象，直接影响发电厂
的经济效益。大唐户县热电厂采用高频电源静电除尘器的提效节能控制策略，并将机组负荷信号引入电除尘控制系统，作为电除尘的
benefit of coal-fired units is improved, the power consumption rate is reduced, the energy-saving purpose is reached, and the concentration
of flue gas emissions is reduced, so the effectiveness of energy conservation and emission reduction is achieved.
机组负荷控制的应用
负荷控制 机组负荷 486MW
关闭
高负荷段设定 中负荷段设定 低负荷段设定
520 MW 440 MW 360 MW
负荷控制功能 负荷控制区段
已启动 中高负荷
负荷控制
EPCON 监控系统 系统交换机
MODBUS TCP/IP 工业以太网
③在灰尘的比电阻较高时，采用间隔供电的运行模式 来抑制反电晕的产生。从而在提高电除尘器的收尘效率的 同时节约了大量的电能。随着粉尘浓度的降低，需要的荷 电功率同比下降，从而在保证电除尘器效率的同时节约电 能的耗费，同时也大大降低了烟气中的粉尘浓度值，改造 前后的粉尘浓度对比如图 4、图 5 所示。
闭环控制信号，通过闭环信号量的变化，来反映锅炉投粉量的多少，进而把电除尘器耗电量控制在满足当前工况需要，改造后提高了
机组燃煤经济性，降低了厂用电率，达到了节能的目的，而且降低了烟气排放的浓度,实现了机组减排的效果。
Abstract: The thermal power plant has the phenomenon low efficiency of electrostatic precipitator, so that the flue gas dust
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1006-4311（2015）30-0135-02
DOI:10.14018/13-1085/n.2015.30.054
0 引言 随着我国工业化的不断深入，环境问题日益严重，燃 煤电厂如何降低大气污染物排放已经成为当务之急。现有 的静电除尘器虽然除尘效率可以达到 99%以上，并且具有 处理烟气量大、应用范围广等优势，但由于其对烟气中微 小颗粒烟尘的捕捉效果差，已不能完全满足环境保护和节 约能源的要求。正是在这一背景下，大唐户县热电厂决定 采用更高效的高频电源除尘装置，并将机组负荷信号引入 电除尘控制系统，作为电除尘的闭环控制信号，通过闭环 信号量的变化，来反映锅炉投粉量的多少，进而把电除尘 器耗电量控制在满足当前工况需要,更重要的是提高了设 备的除尘效率，降低了烟尘排放浓度。 1 电除尘控制系统状况分析 本厂 #1、#2 炉电除尘的供电装置均为工频电压供电 装置，工频整流电源工作时二次电压平均值不高，但是二 次电压峰值很高，电场内部会由于很高的峰值电压而很容 易产生火花，如果火花控制策略不好，每分钟 50~60 个火 花的话，那么累计起来影响除尘器运行的时间就比较长， 而且对烟气中微小颗粒烟尘的捕捉效果差，导致烟尘浓度 偏高，影响排放指标。同时火花产生时还浪费很多电能。 高频高压整流电源（简称高频电源）是新一代的电除 尘器供电装置，电除尘器高频电源是利用高频开关技术而 形成的逆变式电源，其供电电流是一系列窄脉冲构成，可 以给电除尘器提供具有从接近纯直流到脉动幅度很大的 各种电压波形。高频电源控制方式灵活多样，可根据电除 尘器运行工况选择最合适的电压波形，减少电除尘能耗， — —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——
电源对提高前部电场的除尘效率有明显效果；对于三、四
电场采用移动极板后，阳极板的集灰清理的非常干净，利 于提高除尘效率，同时也不易产生反电晕，并增加了对细
小粉尘的扑捉能力；极大地降低了烟气逸出时烟尘的残存
程度。（如图 1 所示）
上位监控系统 高压监控系统
二次电压
常规设定参数
二次电流
常规监视参数 二次电流 极限值 高压电源
22.0
21.5
21.0
20.5
20.0
19.5 图 4 改造前的粉尘浓度
EPCON V 控制器
40
闭环控制信号电缆（可采用投煤量或机组负荷信号 4~20mA）
图 3 静电除尘器闭环控制系统原理图
30
3 应用效果分析
电除尘系统的节能减排改造后，经过一年的运行试
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验，主要取得的成效有下面几方面：
①HFR-II 型综合控制高频开关电源系统转换效率
④负荷控制模式投入后，节能效果较为明显，电除尘 耗电率均降至 0.48%-0.49%。
4 结论 通过采用高频静电除尘器，来控制电除尘器的耗电
两相供电输入功率因数为 0.7，HFR-II 型综合控制高频开 关电源系统因为功率因数的提高，在电网端可省电5%。
上位监控系统
量 ，进 而 控 制 烟 气 中 的 粉 尘 浓 度 值 ，经 过 一 年 的 生 产 运 行验证，改造前后粉尘浓度的对比值及厂用耗电率的降
效果。
参考文献：
[1]彭自力，李松，杨国祥.电除尘
控制系统的设计与完善[J].自动化应