火电机组电除尘设备节能提效控制策略研究

　    摘要

　　目前我国的大气雾霾污染日益严重，电力行业自2014年以来全面推行超低排放，即燃煤电厂污染排放同时满足：烟尘<5mg/Nm3，二氧化硫<35mg/Nm3，氮氧化物<50mg/Nm3。因此，实现对电除尘器全生命周期的运行优化管理尤为重要。

　　本文通过在电厂电除尘现有设备基础上，搭建数据采集和集控中心，辨识电除尘设备在烟气流程中的运行状态。实时采集的数据通过云传输到后台，并对数据进行梳理、分析，提供有针对性的节能提效策略，优化控制。进而使整个电除尘设备持续运行在节能高效的状态下。

　　关键词：火电机组；电除尘设备；节能提效；优化控制

　　目前，节能降耗和污染减排一样，是电力行业的关注重点。在燃煤电厂里环保设备在运行过程中的效率和能耗也应同样受到关注。因此，在保证除尘效率等综合效率的情况下，根据系统工况的变化情况，合理调整高压整流设备、电加热系统、振打系统等设备的工作策略，才能形成电除尘的智能管理，达到降低能耗，提高设备运行可靠性的目的。

　　1 项目实施理论和实践依据

　　本项目针对六安电厂4#（660MW）火电机组中以电除尘设备为主要研究对象，开展设备健康状况评估。主要研究内容如下。

　　（1）在对锅炉运行、烟气等重要参数和整个电除尘设备系统参数的数据采集分析基础之上，根据预设置的预警策略，并结合运行在线数据，实时诊断设备运行状态，一旦发现设备数据异常，第一时间通过短信或者微信通知现场运维人员，并根据具体情况，提出相应解决方案。

　　（2）在线监测 26 多台台除尘器重要设备，包括20 台高频设备和 6 台低压设备的电气运行参数，对设备运行参数进行深入分析，结合设备的故障机理，预测设备劣化趋势，实现除尘类设备在线预警。

　　（3）结合在线监测、检修、精密点检、试验、历史台账等数据，运用数据挖掘分析技术，建立评估模型，拟定评判标准，对火电机组辅机的运行状态进行健康分级；对于复杂缺陷和故障情况，结合知识管理系统和各种带电检测手段开展深入分析，并对其发展趋势进行预判，为火电机组除尘的状态检修提供辅助决策。

　　2 电除尘节能提效实施方案与控制策略

　　2.1实施方案

　　如图 1 所示，从电除尘器整体运营角度出发，在充分认知多种污染物与电除尘设备交互影响机理的基础之上，通过分析从电厂采集网传回的数据，为电除尘提效控制系统提出相应的节能提效控制策略，优化电除尘的运行方式，并持续升级优化，发挥电除尘设备潜在优势，

　　提升电除尘控制运行水平，在确保火电厂超低排放的前提下，降低电除尘运行能耗、物耗。

　　2.2 电除尘节能提效控制分析

　　（1）节能提效控制策略。目前电除尘设备的现状是由多个控制（自动化）单体组成的体系，电除尘节能提效控制系统，是基于各控制单体搭建起来的协同控制系统，通过对各电场整流系统运行数据、振打系统数据和加热系统数据的分析管理，根据不同场景为客户定制相应的控制策略，使电除尘设备运行在最佳状态，并建立电除尘设备的全流程生命周期管理。

　　图1电除尘持续提效方案示意图

　　（2）系统烟气量变化协同控制策略。锅炉负荷、燃煤参数及烟气温度决定着系统烟气量指标，且电除尘自身系统内的烟气流量还沿程不断变化，既有系统温度变化导致的体积流量变化，也有由于系统收尘、系统漏风等因素引发的质量流量变化，烟气量的变化直接影响电除尘各电场高压整流设备的工作效率，且所受影响程度不同，彼此之间还互相制约。不同烟气量下各个电场相应的运行控制策略也随之改变，以保证各个电场的工作效率，降低系统能耗。

　　（3）“二次扬尘”调整优化控制策略。振打系统在工作过程中，振打力度、极板极线积灰的厚度、静电场作用力、烟气流速等不仅决定着系统的清灰效果，更关系着系统引起的二次扬尘。通过制定相应的控制策略，降低系统的二次扬尘，防止系统末电场二次扬尘带来的排放超标。

　　（4）“反电晕”故障调整优化控制策略。系统烟尘浓度、烟气流量、极板极线积灰厚度等决定着系统的粉尘电阻率，而在运行过程当粉尘电阻率过高时就会引起电场的反电晕故障，反电晕故障不仅会造成系统能源的浪费，而且会使设备除尘效率下降。通过寻找反电晕故障的先兆特征，定制相应的控制策略，抑制反电晕故障，提高系统设备运行稳定性。

　　（5）“伏安特性”调整优化控制策略。电除尘器各设备系统运行工作效率变化时，整流设备的运行数据会有规律的发生变化，通过对整流设备“伏安特性”数据的分析管理，寻找整流设备、振打装置、电加热器之间的相互关系，定制相应的控制策略，提高电除尘器系统工作效率，降低系统故障率。

　　2.3 电除尘设备预警

　　策略在对锅炉运行、烟气等重要参数和整个电除尘设备系统参数的数据采集分析基础之上，根据预设置的预警策略，并结合运行在线数据，实时诊断设备运行状态，一旦发现设备数据异常，第一时间通过智能软件通知现场运维人员，并根据具体情况，提出相应解决方案。

　　（1）排放预警策略。根据烟尘相关数据、电除尘设备运行数据等影响出口粉尘指标数据，设置排放预策略，包括但不限于以下控制策略：根据设备工作状态参数，并参照质量控制指标，预警设备功能失效及提示备件更新；根据电除尘高压整流设备运行数据，合理分析其伏安特性，智能管理振打装置的工作模式，防止设备故障，工作效率下降；结合输灰系统排灰压力、电除尘高压整流运行参数、灰斗加热工作状态分析灰斗堵灰情况，降低灰斗堵灰概率。

　　（2）能耗预警策略。根据烟气实际体积流量随机组负荷、烟气温度、以及电除尘设备运行能耗的特点，制定能耗预警策略，包括但不限于以下控制策略：根据电除尘器各电场高压整流设备的供电参数及方式对除尘效率的影响，结合烟气状态数据，智能管理设备运行状态；根据烟气温度、气候温度等数据的分析管理，调整加热系统及整流设备的运行方式。

　　（3）设备预警策略。对于长期连续运行设备来说，发生设备故障大多数是一个缓慢的恶化过程，传统监测手段无法做到实时监测和提前预警。通过对设备进行预警设置，对归档的历史设备运行数据进行分析，并与设备实时运行状态进行比较，计算出当前值和期望值的偏差，提供故障和劣化趋势早期预警，以降低设备故障的风险，提供设备运行的可靠性。及时以智能软件推送预警信息，同时通知备件库进行及时备件，确保设备正常运转。

　　3 效益分析

　　福建龙净环保股份有限公司长期以来在除尘等环保领域有着牢固的研发基础，针对电厂存在的节能空间结合当前的物联网技术发展提出了本系统的改造思路。本系统为实现对电除尘器全生命周期的运行优化管理，在电厂电除尘现有设备基础上，搭建数据采集和集控中心，辨识电除尘设备在烟气流程中的运行状态。实时采集的数据通过云传输到后台，并对数据进行梳理、分析，提供有针对性的节能提效策略，优化控制，使整个电除尘设备持续运行在节能高效的状态下。同时通过采集的指标数据，预设预警策略，实时监控运行数据，及预警信息，建立故障专家诊断系统，提高了设备运行的稳定性。随着优化控制策略软件系统持续改进免费升级，智能控制水平不断提升。