专利名称：电除尘器电压供给的控制方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电除尘器电压供给的控制方法及系统，具体地说，涉及通过跟踪电除尘器入口烟气温度来控制电除尘器电压供给的方法及系统。
背景技术：
火力发电厂锅炉混烧钢铁企业高炉生产过程中产出的大量低热值能源——高炉煤气，使锅炉排烟温度和流量大大升高。而且，当混烧的高炉煤气流量频繁变化和锅炉负荷出力、主燃料煤种也经常变化的场合，会引起锅炉排烟温度上下较大变化，使电除尘器中的飞灰比电阻在1010～1012Ω·cm之间变化，易出现剧烈的火花放电、反电晕或电场电晕功率不足现象。对电除尘器的收尘条件带来极不利影响，导致平均除尘效率显著下降。如.图1和图2所示，电除尘器运行在140～180℃的变化范围内，它的除尘效率变化很大，现有通用控制器和控制方法不能达到最佳的控制性能。
中国97195645.6号、名称为水泥生产厂静电除尘器中废气温度和电压供给的控制方法的专利，其涉及的主要方法是在水泥生产厂生产废气进入静电除尘器前进行温度和流量测量，根据此测量值，如果测量到的温度过高，则在前面的调节装置中向废气喷水，以冷却废气温度。并确定用于将所述废气冷却到期望温度的所需供水量，进而在静电除尘器中得到所需要的气体温度，实现静电除尘器的最优控制，得到最佳的除尘效率。其特点是控制进入静电除尘器的废气温度保持不变。
但以上专利的应用领域是燃料工况变化量不大，或锅炉排出烟气温度变化不大的场合。不适用于对于锅炉燃料工况变化量很大，引起烟气温度和飞灰比电阻变化很大的场合。这是因为在电除尘器入口烟气温度变化很大的场合，如采用另一种上述的能量管理系统，其核心技术是跟踪烟尘出口浓度，进行输出电功率自动调整时，则有以下问题
当烟气温度升高到160～180℃时，烟气飞灰比电阻将增大到a×1012Ω·cm程度。此时一般电除尘器的电场内会出现反电晕现象，集、放电极间直流电压(二次电压)显著下降，收尘状况趋向恶化，除尘效率明显下降，电除尘器出口侧烟气浊度计的浓度上升信号反馈输入自动电压控制器，将增加电功率输出，则电场内会产生更剧烈的火花放电直至电弧放电。平均电场强度反而会降低，使电场实际得到的收尘电功率更低，除尘效率进一步降低。由此循环，供电装置因此而可能跳电。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电除尘器电压供给的控制方法，使火力发电厂电除尘器电场内直流高压(二次电压)能跟踪运行在最佳VI曲线工作点上。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下一种电除尘器电压供给的控制方法，包括如下步骤分别进行机组负荷与入口烟温判断，得到机组功率信号和烟温信号；机组功率信号和烟温信号组合并经延迟，得到一取数据指令；取数据指令从数据库内调出串行电场的控制参数；控制参数下载到串行电场的电压控制器中；电压控制器根据控制参数调节供电装置整流变压器输入侧硅可控元件的导通角，使各电除尘器电场内二次电压处于最佳状态；最后复位，关闭该控制方法。
一种电除尘器电压供给的控制系统，包括安置在电除尘器烟气入口段的测温元件；用以将温度信号变换成标准电流信号的温度信号变换器；用以将机组输出功率信号变换成标准电流信号的功率信号变换器；将上述准电流信号转化成数据信号，处理后得到取指令信号，从VI数据库中取出控制参数，下载到串行电场的电压控制器，并得到控制参数的控计算机；电压控制器根据控制参数调节供电装置的硅可控元件的导通角，使各电除尘器电场内二次电压处于最佳状态的电压控制器；整流变压器。
本控制方法控制的原理是根据烟尘温度与飞灰比电阻的关系曲线和飞灰比电阻与除尘效率关系曲线，取烟气温度这个变量，通过跟踪这个变量来控制电压控制器的硅可控元件硅输出导通角，使电压控制器的输出一个适应这个变量的对应控制参数(由实测得到的VI曲线最佳工作点)。当电除尘器运行到160～180℃的变化范围内，它的除尘效率下降很大。此时通用电除尘器的电场内会出现反电晕现象，火花放电剧增，集、放电极间二次电流I大幅波动，二次电压V显著下降，造成的收尘电功率损失或收尘电功率不足。此时，若启动本发明“自动跟踪控制”功能，可使电场内二次电压V工作点保持在VI曲线最佳点上，消除由于电除尘器入口烟气温度(流量)变化大且频繁而造成的收尘电功率损失或收尘电功率不足，达到输出的电晕功率全部用到收尘功能上，所以，实际的平均电场强度反而能获得有效的提高，又能消除剧烈的火花放电、电弧放电和反电晕而损耗电晕功率的不利现象或输出收尘电晕功率不足的状况，可达到在当前工况下的最大除尘效率和最经济的供电能耗。在图3a、图3b和图3c的对比曲线中可以看出，采用一般控制方法的除尘效率曲线311明显低于采用本发明的优化控制方法的除尘效率曲线312，而采用一般控制方法的消耗功率曲线321却明显高于采用本发明的优化控制方法的消耗功率曲线322。
下面的表1、表2均为2002年1月由中国同济大学环境科学与工程学院测试的除尘效率对比试验报告的主要参数。
表1为机组在相同负荷、不同燃料比下对比试验的主要参数。.由所测试的一、二、三3个工况数据统计得平均除尘效率提高0.36％，消耗电功率平均下降3.88％。
表1机组在相同负荷、不同燃料比下对比试验的主要参数
表2为机组在不同负荷、不同燃料比下对比试验的主要参数。
表2机组在不同负荷、不同燃料比下的对比试验的主要参数
图1是混烧高炉气中烟气温度与飞灰比电阻关系曲线示意图；图2a是比电阻与除尘效率关系曲线示意图；
图2b是比电阻与电压关系曲线示意图；图2c是比电阻与电流关系曲线示意图；图3a是BFG混烧量与烟气温度关系曲线图；图3b是除尘效率对比曲线图；图3c是消耗功率对比曲线图；图4是不同串行电场在P＝100％、T＝160℃时的VI点设定示意图；图5是No.1电场在不同机组负荷、不同烟温时的VI曲线示意图；图6a是机组负荷P≤70％、不同温度梯段时的跟踪控制输出指令的流程示意图；图6b是机组负荷P≤80％、不同温度梯段时的跟踪控制输出指令的流程示意图；图6c是机组负荷P≤90％、不同温度梯段时的跟踪控制输出指令的流程示意图；图6d是机组负荷P≤100％、不同温度梯段时的跟踪控制输出指令的流程示意图；图6e是结束复位关闭“自动跟踪控制”功能的流程示意图；图7是一火电厂跟踪入口烟气温度的电除尘器自动控制系统配置图；图8是用于图7自动跟踪控制的程序流程图。
图中标号说明11-高碱低硫煤烟气温度与飞灰比电阻关系曲线12-低碱低硫煤烟气温度与飞灰比电阻关系曲线13-低碱高硫煤烟气温度与飞灰比电阻关系曲线311-采用一般控制方法的除尘效率曲线312-采用本发明的优化控制方法的除尘效率曲线321-采用一般控制方法的消耗功率曲线322-采用本发明的优化控制方法的消耗功率曲线41-No.1电场VI设定点 42-No.2电场VI设定点43-No.3电场VI设定点 44-No.4电场VI设定点51-P＝100％、T＝180℃场合时No.1电场的VI曲线52-P＝100％、T＝160℃场合时No.1电场的VI曲线53-P＝100％、T＝140℃场合时No.1电场的VI曲线54-P＝100％、T＝120℃场合时No.1电场的VI曲线71-工控计算机 72-电压控制器73-整流变压器 74-串行电场75-入口烟气温度仪 76-出口烟尘浊度仪77-温度信号变换器 78-浊度信号变换器79-输出功率信号变换器具体实施方式
为了更好地理解本发明的结构、功能和效果，现运用以下较佳实施例并结合附图，进行详细说明。
首先对不同工况下的VI曲线所作测绘进行说明。
根据现场实际运行情况进行观察，可得到VI曲线在不同工况下不同的特征。据此，经过排列组合，选取机组负荷70％、80％、90％和100％四个等级和入口烟气温度120℃、140℃、160℃和180℃四个阶梯值，合计16种工况，进行VI曲线测绘。
测绘方法列举如下如图4所示，取机组负荷100％，入口烟气温度160℃时，取一个通道的电除尘器，在电压控制器上设定控制参数二次电流I输入，进行VI曲线测绘。
1)先由No.1电场开始，以二次电流I为基准，从额定值0％起始，按额定值的5％逐点增加设定输入，读取对应的二次电压值V，直至被试电场内发生火花放电，最大至10次/分钟。测绘得到图4中41曲线。
2)将No.1电场二次电流I设定在火花放电2～3次/分钟的点上。接着，按上述1)的相同方法进行No.2电场的VI曲线测绘，得到图4中42曲线。
3)将No.2电场二次电流I设定在火花放电2～3次/分钟的点上。接着，按上述1)的相同方法进行No.3电场的VI曲线测绘，得到图4中43曲线。
4)将No.3电场二次电流I设定在火花放电2～3次/分钟的点上。接着，按上述1)的相同方法进行No.4电场的VI曲线测绘，得到图4中44曲线。
由于每个通道电除尘器的烟气流量分布不一定均匀，电场内部的结构安装和维护的差异，所以，电除尘器每个通道所有电场的电压控制器都要进行上述1)至4)的测绘。
其他机组负荷等级和入口烟气温度阶梯值，按相同方法进行。这样每个通道的电除尘器电压控制器共可得到16种工况下如图4的VI曲线图。
将所有16种工况测绘得到的所有电场VI曲线，均取火花放电2～10次/分钟I工作点上的值，设定到数据库对应的数据组(有几个电压控制器，就有几个I值)。
图5绘出了P＝100％，T分别为180℃、160℃、140℃和120℃四个阶梯值时No.1电场的VI特性曲线51、52、53、54。P为90％、80％、70％时No.1电场的VI特性曲线图亦按上述方法进行测绘。
下面将结合附图6a-6d、附图7和附图8，对本法明的控制系统和控制方法进行详细说明。
在图7中，展示了一火电厂锅炉出口侧电除尘器一个通道的跟踪控制系统配置示意图。其包含一工控计算机71，电压控制器72，整流变压器73，电除尘器串行电场74，入口烟气温度仪75，出口烟尘浊度仪76，温度信号变换器77，浊度信号变换器78和机组输出功率信号变换器79。其中的出口烟尘浊度仪76用于显示机组不同工况下的烟尘排放浓度。
当本系统启动“跟踪入口烟气温度自动控制”时，图6a至图6d的控制程序被激活。“T温度信号”经温度信号变换器77和“P机组输出功率信号”经功率信号变换器79输入到工控计算机71的数据信号由“与”逻辑运算，将运算结果转换成一个取指令信号，从专为该控制方法编制的VI工作点数据库中取出各个控制参数I，分别输出到各通道所有电场电压控制器72(在此配置图只列出一个通道)，各电压控制器将按新的控制参数I去调节整流变压器73输入侧的硅可控元件SCR的导通角，使电除尘器串行电场74电场内二次电压处于最佳状态(接近火花放电状态或二次电压V的拐点附近)。此时，各整流变压器73输出的二次电压和输出电晕功率，可使电除尘器可获得符合此时烟气参数特征最佳的除尘效率和最经济的供电能耗。
在图6a、图6b、图6c、图6d和图8中，展示了入口烟气温度和机组输出功率输入信号通过“与”逻辑组合输出，经10分钟延迟，确定一个当前取数据指令，从vI数据库中取出一组对应控制参数I，去控制各电压控制器的输出值。其过程是1)在电除尘器的控制界面，启动“跟踪电除尘器入口烟气温度自动控制”这一方式时，该控制流程被激活。
如当前“机组负荷MW”信号为100％，“入口烟气温度℃”信号为160℃。
2)在“机组负荷MW”信号输入流程中，从“P≤100％”判断回路得到一PX“机组负荷MW”信号。
3)在“入口烟气温度℃”信号输入流程中，从“T≤160”判断回路得到一TX“入口烟气温度℃”信号。
4)将上述“PX”和“TX”信号送到“与”逻辑流程，再经10分钟延时器，得到一适用于当前工况下的#15取数据指令。
5)由#15取数据指令从数据库中取出各通道所有串行电场的一组控制参数I。
6)经输出接口回路，将这组控制参数I下载到各通道所有串行电场的电压控制器中。
7)电压控制器根据控制参数I，输出控制信号，调节整流变压器的硅可控元件SCR的导通角，使各电除尘器电场内二次电压V处于火花放电状态的附近。
8)当关闭“跟踪电除尘器入口烟气温度自动控制”这一控制方式时，向该控制流程发出一个“OFF”信号。这一信号经2分钟延时器，得到一预设的#0取指令信号，也从数据库中取出一组“一般”方式下控制参数I，下载到各通道所有串行电场的电压控制器中。
在这一控制系统中，当混烧高炉煤气流量变化的场合，锅炉排出的烟气温度随着变化时，安置在电除尘器烟气入口段的测温元件将测得的温度信号经温度变换器变换成标准电流信号，输入工业控制计算机，用根据温度信号对各串行电场独立控制而编制的应用程控软件，按用户编制的具体VI控制曲线不同工作点，分别向各电压控制器输出控制信号，使各电场的直流高电压(二次电压)运行在现场除尘效率测定得到的VI曲线最佳设定值上。这对于锅炉负荷、燃料工况每天有无数次变化且变化程度很大(如高炉煤气量随高炉炼铁生产过程变化而变化)，引起烟气温度变化的程度对通用型电源压控制器的控制功能不能适应的场合，采用此控制方法，可获得最大的平均除尘效率，并具有可观的节电效果。
权利要求
1.一种电除尘器电压供给的控制方法，包括如下步骤分别进行机组负荷与入口烟温判断，得到机组功率信号和烟温信号；机组功率信号和烟温信号组合并经延迟，得到一取数据指令；取数据指令从数据库内调出串行电场的控制参数；控制参数下载到串行电场的电压控制器中；电压控制器根据控制参数调节供电装置的硅可控元件的导通角，使各电除尘器电场内二次电压处于最佳状态；最后退出，复位。
2.如权利要求1所述的电除尘器电压供给的控制方法，其特征在于，所述机组功率信号分成四个等级和烟温信号分成四个梯段，其组合是通过“与”逻辑组合流程。
3.如权利要求1所述的电除尘器电压供给的控制方法，其特征在于，所述串行电场的控制参数为实际VI曲线最佳点的参数。
4.如权利要求3所述的电除尘器电压供给的控制方法，其特征在于，实际VI曲线最佳点的参数测绘方法为以二次电流为基准，从额定值0％起始，按额定值的5％逐点增加设定输入，读取对应的二次电压值，直至被试电场内发生火花放电。
5.一种电除尘器跟踪烟气温度的电压供给的控制系统，包括安置在电除尘器烟气入口段的测温元件；用以将温度信号变换成标准电流信号的温度信号变换器；用以将机组输出功率信号变换成标准电流信号的功率信号变换器；将上述标准电流信号转化成数据信号，处理后得到取指令信号，并得到控制参数的工控计算机；根据控制参数调节供电装置的硅可控元件的导通角，使各电除尘器电场内二次电压处于最佳状态的电压控制器；整流变压器。
6.如权利要求5所述的电除尘器电压供给的控制系统，其特征在于，还包括出口烟尘浊度仪和浊度信号变换器。
全文摘要
本发明公开了一种电除尘器电压供给的控制方法及系统，其使火力发电厂电除尘器电场内直流高压(二次电压)能跟踪运行在最佳VI曲线工作点。当锅炉燃烧工况因各种因素造成排烟温度变化很大的场合，采取跟踪电除尘器入口烟气温度信号来自动判定、控制二次电压运行在预先试验测得的最佳设定值上，可获得最大的平均除尘效率，并具有可观的节能效果。
文档编号B03C3/66GK1533843SQ0311601
公开日2004年10月6日 申请日期2003年3月27日 优先权日2003年3月27日
发明者赵建中, 朱基木, 顾立群 申请人:宝山钢铁股份有限公司