新型智能振打控制系统在电除尘提效改造的应用

新型智能振打控制系统在电除尘提效改造的应用

沈希 1 宋明昭 2

1 大连泰山热电有限公司，辽宁 大连， 116021 2 大连泰山热电有限公司，辽宁 大连， 116021

摘要

静电除尘器通常采用侧向挠臂振打和顶部电磁振打清灰，顶部电磁振打因振打区域小、振打力度及频度可调、可在线维护、利于减少二次扬尘等因素广泛应用于电除尘器中。本文结合新型智能振打控制系统在某热电厂350MW燃煤机组电除尘振打控制系统改造后，显著改善振打清灰效果，大幅提升高压电源运行电流的工程实例，介绍振打系统优化升级在电除尘器改造的实际应用。

关 键 词：电除尘器 电磁振打 电晕封闭 新型智能振打控制系统 振打优化

1. 前言

静电除尘器一直以来都是电力、冶金、建材等行业的主流除尘设备，在灰尘通过电除尘器时，被荷电的粉尘吸附在极板、极线上，通过振打将被捕集的粉尘清除下来，以保证电除尘长期高效运行，随着超低排放的实施，振打清灰对电除尘效率的影响越来越受到重视。

顶部电磁振打方式与传统地侧部挠臂振打方式有所不同，顶部电磁振打可以实现对每个极板、极线的精确振打，每个阳极板地前后两侧可单独控制，有效的防止二次扬尘。顶部电磁振打系统通常需要控制多达数百个振打器，控制过程比侧部挠臂振打复杂，为了提高系统可靠性，控制系统须具备冗余功能，同时要求振打参数设置简单方便，故障实时检测、振打频率及振打力可调、具备“复合功率振打”等多种功能。

2. 顶部电磁振打器的工作原理

顶部电磁振打控制系统将输入交流电全波整流为脉冲直流，通过控制输出的脉冲个数，调节振打高度。当脉动直流通过振打器线圈时，振打棒被吸起，断电时，磁力消失，由于重力作用，振打棒下落，撞击阳极或阴极框架，产生振打力，振打力的大小由振打高度决定，通过调节振打高度和振打频度，调节振打清灰效果。

顶部电磁振打系统设计最多控制256个振打器，振打器按要求连接成矩阵形式，由行选开关和列选开关决定哪个振打器工作，每次只允许一个振打器投入运行。行选开关Ri和列选开关Cj闭合时，跨接在Ri、Cj上的#（i，j）振打器接通（被选中）投入振打。因而，通过行、列选开关的通断，就可以选中矩阵中的任一振打器。矩阵中的行、列选开关在实际装置中由可控硅来实现的。

3. 新型低压智能振打控制系统特点

目前使用的振打控制系统多为早期顶部电磁振打控制系统，系统未充分考虑入炉煤参烧污泥及脱硝氨逃逸等工况剧变导致粉尘粘性大幅增加的控制和管理需求。改造后新型智能振打控制系统，充分考虑到目前电除尘实际运行工况，优化振打控制策略，增加振打设备与智能电除尘上位机监控系统的交互功能、实现自动工况检测自主选择复合当前工况的振打控制参数，完善故障检测及保护功能，提升振打清灰效果。

新型智能振打控制系统以ARM Cortex™-M4处理器为主控芯片，采用主机加通用IO的设计方案，由一个主机通过IO总线来完成各种类似PLC的通用IO模块的功能，一台主机可控制所有低压控制对象都。通过PC机上的系统配置软件，将现场所需的IO类型和数量自由地分配到IO模块上，板卡的种类少，便于日常维护。

系统支持标准Modbus RTU 及Modbus TCP/IP通信协议，内置无线WiFi芯片，支持STA/AP/STA+AP 模式，手机安装客户端APP软件，可以实时监测系统中各设备的运行情况，调整设备运行参数。结合升级改造后的智慧电除尘监控系统（IPEC⁺），可以快速实现设备接入、数据统计分析、远程控制、远程升级等功能服务，通过云端数据库来存储海量数据，对设备运行情况进行分析。

4. 改造工程应用案例

某火电企业350MW燃煤机组设计配套福建龙净环保股份有限公司2009年生产的双室四电场静电除尘器，原除尘器设计入口烟尘浓度为16.73g/m³（设计煤种），24.21g/m³（校核煤种），除尘器出口排放浓度小于50mg/m³，除尘器设计效率不小于99.8%。2017年超低排放改造，将一二电场进行小分区改造，一二电场配置高频电源，三电场保留工频电源，四电场配置高频+脉冲电源，振打/加热系统采用顶部电磁系列控制系统，改造后要求除尘效率＞99.92%，除尘出口烟尘排放<18mg/m³。

4.1、除尘器改造设计边界条件

4.2、改造设计煤质及工业分析

4.3、电除尘运行情况

2017年超低排放改造完成后，随着燃煤电价持续攀升，污泥掺烧不仅可以解决污泥的处置问题和减少能源消耗，还可作为环保项目既可以获得政策性优惠，从中得到一定的污泥处置费用，同时降低原煤的使用量，降低发电成本。近期热电厂入炉煤改为扎煤47%-50%，辅煤（霍林河、赫斯格乌拉）30%-35%，劣质煤（辽宁混、吉林混、江苏混）20%，同时掺烧45-50吨/天污泥，导致进入电除尘的粉尘粘性大幅增加，电除尘运行过程易形成电晕线肥大，电晕封闭，影响除尘器收尘效率，电除尘难以保证长期稳定运行。改造前高压电源运行参数如下：

4.4、确定改造方案

掺烧污泥后，电除尘高压运行电流明显下降，除尘效率明显降低，生产过程中，临时关停高压设备、通过人工强制振打可短暂提升运行电流；停机检修时发现极板极线严重裹灰，阴极线已经看不到放电极针尖，附着在极线上的粉尘比不掺烧污泥更细腻，粘性更强。

结合现场运行情况，经多方论证研究通过振打控制系统优化升级改造，提升振打清灰效果。新型智能振打列控制系统针对电除尘现有运行工况，优化振打控制策略，增加振打系统与智能电除尘上位机监控系统的交互功能、实现自动工况检测自主选择复合当前工况的振打控制参数，完善故障检测及保护功能，确保电除尘长期稳定高效运行。

4.5、改造效果

新系统改造结合升级完善IPEC⁺系统后，经深度优化调试新系统通过接收的IPEC⁺工况信息，自动匹配振打工作参数，大幅提升高压电源运行电流，电除尘长期稳定高效运行，负载运行半年后电除尘稳定运行，运行运行参数如下：

5. 结束语

振打系统作为电除尘电控系统的重要组成部分，对电除尘运行效果有着重大影响，优良的振打控制策略结合电除尘负载深度调试，确保良好的振打清灰效果，电除尘长期稳定运行。此次改造，新型智能振打控制系统针对粉尘粘性大的工况采取针对性措施中，采用了多次重复振打、工况检测增强振打，不同工况振打力度差异化，改造后运行效果良好，电除尘始终高效运行，满足了环保排放要求，为解决电除尘电晕封闭改造提供了参考。

参考文献

1. 原永涛，林国鑫等. 火力发电厂电除尘技术

2. DL/T 461-2019.  燃煤电厂电除尘器运行维护导则

3. E系列控制系统维护使用说明书

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