一种降低静电除尘器电耗的系统及其控制方法与流程

本发明及节能减排技术领域，具体为一种降低静电除尘器电耗的系统及其控制方法。

背景技术：

静电除尘器作为燃煤电厂的耗电大户，其耗电率的大小对厂用电率影响很大，直接关系到供电煤的大小，而供电煤耗又是燃煤电厂三大指标(电量、供电煤耗、厂用电率)的重中之重。如何提高除尘器收尘效率，确保环保达标排放的同时，降低静电除尘器厂用电率，实现除尘器节能、环保的优化运行，是亟待解决的问题。

现有的除尘器高压电场参数一次性人工设定好，为保证烟尘的达标排放，基本都是按照最高参数设定，即保持静电除尘器高压电场在额定电压、额定电流附近运行，不能跟随负荷大小(也就是烟气量的大小)而改变，而在低负荷时段，实际烟气的量是较额定负荷下要小很多，烟气中的烟尘总量也是不大的，此时完全可以降低高压电场的参数运行，如果再保持高压电场高参数运行，是很不经济的。

其次，电除尘器收尘效率与飞灰比电阻关系密切，烟尘中飞灰的特性改变后，其收尘效率会发生很大的改变，因此，高压电场参数的设定也应该考虑这部分因素，而现有技术没有考虑进去。

现有的静电除尘器的阴极电磁振打和阳极机械振打的周期，也是没有变化的，而实际状况中随着负荷的变化，单位时间内被收集在极板、极线上的灰量是不一样的，高负荷烟气量大、收尘量大，低负荷时段烟气量小收尘量小，因此高低负荷时段应该及时改变振打周期，减少二次扬尘的产生，这样就能减少除尘器的工作出力，降低除尘器的电耗。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种降低静电除尘器电耗的系统及其控制方法，以解决背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下技术方案：

一种降低静电除尘器电耗的系统，包括连接在二次变压器初级回路中的反并联晶闸管、电流表、电压表，以及连接在二次变压器次级回路中的整流桥，所述整流桥输出端连接电压电流取样电路以及静电除尘器的电除尘本体，所述电压电流取样电路连接微机控制器输入端，所述微机控制器输出端连接前级变压器初级，所述前级变压器次级连接二次变压器初级，所述微机控制器输入端还连接手动/自动切换模块，所述手动/自动切换模块输入端连接高压电场参数手动设定模块、高压电场参数自动控制器，所述高压电场参数自动控制器输入端连接负荷反馈模块、水煤比反馈模块、烟尘含量反馈模块，其中：

负荷反馈模块，用于采集发电机组的机组负荷p，并反馈给高压电场参数自动控制器；

水煤比反馈模块，用于采集发电蒸汽锅炉的水煤比d，并反馈给高压电场参数自动控制器；

烟尘含量反馈模块，用于采集发电厂总排出口烟尘含量g，并反馈给高压电场参数自动控制器。

优选的，所述反并联晶闸管串联在二次变压器初级回路中，所述电流表一端连接在反并联晶闸管上，电流表另一端接地，所述电压表与二次变压器初级回路并联，所述电压表、电流表分别采集为电除尘本体供电的二次变压器初级回路的电压u2、电流i2。

优选的，所述前级变压器为220vac变380vac的变压器。

优选的，所述电压电流取样电路包括与电除尘本体并联的电压取样电路以及连接在整流桥上的电流取样电路；所述电压取样电路包括串联的取样电阻r2、r3，所述取样电阻r2、r3连接处的取样点与微机控制器电连接；所述电流取样电路为电流取样电阻r1，所述电流取样电阻r1一端与微机控制器输入端和整流桥输出端连接，所述电流取样电阻r1另一端接地。

优选的，所述电除尘本体还与阻尼电阻r0串联。

一种降低静电除尘器电耗的控制方法，包括以下步骤：

静电除尘器的高压电场参数的控制包括2个指令，包括在发电机组开停机、异常处理的情况下，使用手动控制模式；在发电机组正常运行期间，切换到自动控制模式；所述高压电场参数为二次变压器初级回路的电压u2、电流i2；

在所述自动控制模式下，负荷反馈模块采集发电机组的机组负荷p，水煤比反馈模块采集发电蒸汽锅炉的水煤比d，烟尘含量反馈模块采集发电厂总排出口烟尘含量g，所述机组负荷p、水煤比d、总排出口烟尘含量g的参数值均发送到高压电场参数自动控制器；

高压电场参数自动控制器根据机组负荷p、水煤比d、总排出口烟尘含量g几个判据的综合运算，来实现静电除尘器的电除尘本体高压电场参数的自动调节。

优选的，所述高压电场参数自动控制器根据机组负荷p、水煤比d、总排出口烟尘含量g几个判据的综合运算，来实现静电除尘器的电除尘本体高压电场参数的自动调节，具体为：

选取静电除尘器高压电场的二次电压u2、二次电流i2作为被调量，选取总排出口的烟尘含量g作为反馈量、选取机组负荷p作为前馈量、选取水煤比d作为修正量，具体的逻辑调节关系为下表；

其中，表格中pe为发电机组额定负荷，ue、ie分别代表静电除尘器高压电场额定二次电压、额定二次电流；且规定总排出口的烟尘含量在机组正常运行期间不大于7mg/m3。

优选的，所述水煤比d的计算公式为d＝给水流量/燃料量,其中给水流量与燃料量的对应关系为：水完全转化为可以用于汽轮机做功的蒸汽所需要用的燃料量。

优选的，所述烟尘含量g采用激光后向散射测定原理测定，具体为：激光信号源信号穿越烟道，照射烟尘粒子，被照射的烟尘粒子将发射激光，反射的激光强度与烟尘浓度成正比变化，通过反射的激光强度与烟尘浓度的正比例系数即可计算出烟尘浓度。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明能够根据采集的发电机组的机组负荷p、发电蒸汽锅炉的水煤比d、发电厂总排出口烟尘含量g等参数，自动调节静电除尘器高压电场的运行参数，根据发电厂的现场工作实际情况灵活调节静电除尘器高压电场的二次电压u2、二次电流i2，减少静电除尘器的耗电量，降低燃煤电厂的供电煤耗，提高机组的整体发电效益，同时减少烟尘的排放，为环保做出贡献。

附图说明

图1为本发明的降低静电除尘器电耗的系统原理框图；

图2为本发明的负荷反馈模块的机组负荷采集原理框图；

图3为本发明的水煤比反馈模块采集水煤比的原理图；

图4为本发明的烟尘含量反馈模块采集烟尘含量的原理图；

图5为本发明优化前的高压电场参数运行图；

图6为本发明优化后的高压电场参数运行图；

图7为本发明优化前后的除尘变压器电流趋势图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，为本发明的降低静电除尘器电耗的系统，包括连接在二次变压器初级回路中的反并联晶闸管、电流表、电压表，以及连接在二次变压器次级回路中的整流桥，整流桥输出端连接电压电流取样电路以及静电除尘器的电除尘本体，电压电流取样电路连接微机控制器输入端，微机控制器输出端连接前级变压器初级，前级变压器次级连接二次变压器初级。微机控制器输入端还连接手动/自动切换模块，手动/自动切换模块输入端连接高压电场参数手动设定模块、高压电场参数自动控制器，高压电场参数自动控制器输入端连接负荷反馈模块、水煤比反馈模块、烟尘含量反馈模块，其中：

负荷反馈模块，用于采集发电机组的机组负荷p，并反馈给高压电场参数自动控制器；

水煤比反馈模块，用于采集发电蒸汽锅炉的水煤比d，并反馈给高压电场参数自动控制器；

烟尘含量反馈模块，用于采集发电厂总排出口烟尘含量g，并反馈给高压电场参数自动控制器。

优选的，反并联晶闸管串联在二次变压器初级回路中，电流表一端连接在反并联晶闸管上，电流表另一端接地，电压表与二次变压器初级回路并联，电压表、电流表分别采集为电除尘本体供电的二次变压器初级回路的电压u2、电流i2。

其中，前级变压器为220vac变380vac的变压器。

其中，电压电流取样电路包括与电除尘本体并联的电压取样电路以及连接在整流桥上的电流取样电路；电压取样电路包括串联的取样电阻r2、r3，取样电阻r2、r3连接处的取样点与微机控制器电连接；电流取样电路为电流取样电阻r1，电流取样电阻r1一端与微机控制器输入端和整流桥输出端连接，电流取样电阻r1另一端接地。电除尘本体还与阻尼电阻r0串联。

本发明提供的一种降低静电除尘器电耗的控制方法，包括以下步骤：

如图1所示，静电除尘器的高压电场参数的控制包括2个指令，包括在发电机组开停机、异常处理的情况下，使用手动控制模式；在发电机组正常运行期间，切换到自动控制模式；高压电场参数为二次变压器初级回路的电压u2、电流i2；

在自动控制模式下，负荷反馈模块采集发电机组的机组负荷p，水煤比反馈模块采集发电蒸汽锅炉的水煤比d，烟尘含量反馈模块采集发电厂总排出口烟尘含量g，机组负荷p、水煤比d、总排出口烟尘含量g的参数值均发送到高压电场参数自动控制器；

高压电场参数自动控制器根据机组负荷p、水煤比d、总排出口烟尘含量g几个判据的综合运算，来实现静电除尘器的电除尘本体高压电场参数的自动调节。这样，静电除尘器的高压电场参数就可以根据机组负荷、燃煤煤质情况、出口烟尘含量等几个判据的综合运算，来实现静电除尘器高压电场参数的自动调节，实现了节能优化。

其中，高压电场参数自动控制器根据机组负荷p、水煤比d、总排出口烟尘含量g几个判据的综合运算，来实现静电除尘器的电除尘本体高压电场参数的自动调节，具体为：

选取静电除尘器高压电场的二次电压u2、二次电流i2作为被调量，选取总排出口的烟尘含量g作为反馈量、选取机组负荷p作为前馈量、选取水煤比d作为修正量，具体的逻辑调节关系为下表；

其中，表格中pe为发电机组额定负荷，ue、ie分别代表静电除尘器高压电场额定二次电压、额定二次电流；且规定总排出口的烟尘含量在机组正常运行期间不大于7mg/m3。

下面介绍本发明降低静电除尘器电耗的控制方法实施的原理，要想实现电除尘高压电场参数能够依据烟气量、烟气中烟尘含量的自动调节，就必须引入三个变量：

1、发电机的实时功率(机组负荷)p。该变量代表着进入除尘器的烟气量的大小，负荷越高，烟气量越大，需要除去的粉尘越多，就需要较高的高压电场参数，反之，机组负荷越小，烟气量越小，需要除去的粉尘越少，可以保持较低的高压电场参数，把该变量作为反馈信号，引入电除尘高压电场参数自动控制器中。见附图2，通过电压互感器、电流互感器采集发电机输出端的电压、电流经过功率放大器运算后计算出机组负荷p。

2、锅炉水煤比d，计算公式为d＝给水流量/燃料量,其中给水流量与燃料量的对应关系为：水完全转化为可以用于汽轮机做功的蒸汽所需要用的燃料量。燃煤电厂的发电过程简单的说，就是通过锅炉把水变成蒸汽，用蒸汽冲动汽轮机旋转带动发电机进行发电。水煤比的概念就是单位质量的水转化为合格蒸汽需要的煤量，比如说把1000吨的水，转化为可以用于汽轮机做功的蒸汽，需要100吨的煤，那么水煤比就是1000/100＝10，如果需要150吨的煤，那么水煤比就是1000/150＝6.7。把同样多的水转化为一样的蒸汽，所用的煤量不同，就表示煤质的差别，水煤比越低，表示煤质越差，发电机在同样负荷下，用的煤量会有很大差别，煤量越大，产生的烟气量就越大，因此把变量水煤比这一反馈信号引入电除尘高压电场参数自动控制器中，作为修正量，水煤比计算原理图见附图3所示。

3、总排出口烟尘含量g。总排出口烟尘含量作为最终的被调量，其工作原理是采用激光后向散射测定原理，激光信号源信号穿越烟道，照射烟尘粒子，被照射的烟尘粒子将发射激光，反射的激光强度与烟尘浓度成正比变化，再通过特定算法即可计算出烟尘浓度，附图4为烟尘浓度测量原理图。

以下结合具体应用实例说明本发明改进后的效益：

图5是优化前高压电场参数，从图中可以看出，成果前，高频电源参数始终保持高参数运行：二次电流设定为800ma，充电比为0，这种模式始终维持高压电场在高参数运行，可有效地保证收尘效率，但耗能太大；图6为优化后高压电场高频参数：高负荷时段二次电流设定在750ma，充电比设定为0，低负荷时段，二次电流设定在700ma，充电比设定为5，利用高频脉冲原理，来实现既满足正常的收尘效果，在节约耗电量的同时，因优化了极板(极线)的振打模式，烟气排放中的烟尘含量也显著降低。

详细的效益计算，可以参照图7成果前后除尘变压器的电流趋势图，来进行分析。

参数改变后，可以通过图7来分析一下节约的厂用电量。图7曲线是a除尘变电流曲线，可以看出，优化前，电流大小基本呈一条直线，电流的大小为80a左右，每台除尘变每天消耗的电量为80×6×1.732×0.80×24＝15962kwh；优化后，8：00—21：00高压电场高参数工作，21：00—08：00分降参数运行，除尘变每天的耗电量为80×6×1.732×0.80×13+30×6×1.732×0.80×11＝11389kwh。前后对比，可以看出，一台除尘变每天节约电量为15962-11389＝4572kwh，一台机组有2台除尘变，每天可节约厂用电量2×4572＝9145kwh。因该厂2台600mw机组属于皖电东送机组，利用小时高，平均每年在网运行不少于320天，由此可以计算出每年单机因高压电场参数优化可以节约电量为9145×320＝2926400kwh≈300万度。再进一步计算该值占厂用电的比例，按14年2台600mw发电量64.7亿度计算，单机发电量32亿，节约厂用电率为3000000/3200000000＝0.0009375＝0.09375％，即厂用电的节约率约0.1％，换算成电量就是64.7亿度×0.1％＝670万度，折算成发电成本，年节约资金201万元，年减少烟气中粉尘排放量263吨。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。