舟山电厂4#机组湿式电除尘程控系统的设计应用研究-电气工程硕士论文

分类号 U D C 密级 编号 江艨大擎 工程硕士学位论文 舟山电厂4 弹机组湿式电除尘 程控系统的设计应用研究 张勇 指导教师 赵徨塞数拯么坦生昱! ! 巫 婆菱太堂电氢焦皇王猩堂医 申请学位级别 王猩亟专业名称电氢王猩 论文提交日期 2 Q ! 笙垒旦论文答辩日期2 Q ! 生鱼旦 学位授予单位和日期江菱太堂生且 答辩委员会主席 评阅人 2 015 年4 月 万方数据 舟山电厂4 荐机组湿式电除尘 程控系统的设计应用研究 T h ed e s i g na n da p p l i c a t i o no ft h ew e t e l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t i o ni nz h o u s h a np o w e rp l a n t h 0 U s h a n0 W e rp l a n t4 1 撑并 姓 2 015 年4 月 万方数据 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部 内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 学位论文作者签名： z 口7 夕年莎月z ，日 保密口，在年解密后适用本授权书。 不保密口。 欲勇指导教师虢忍f 童，妥 2 矿汐年莎月7 乙日 万方数据 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论 文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重妻贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：钬勇 日期：Z 护侈年多月) 砂 万方数据 江苏大学工程硕士学位论文 摘要 舟山地区是首个以海洋经济为主题的国家级新区，作为浙江省内空气质量 最优，P M 2 5 指数最低地区市对于区域内环境控制极为严格。舟山电厂是舟山 群岛主力电厂，负责定海区、普陀区、岱山县及附近4 5 个岛屿的电力供应。 其中二期工程4 # 3 5 0 M W 超临界机组2 0 1 2 年动工，2 0 1 3 年并网发电，工程同 步配套建设烟气海水脱硫装置和一套S C R 脱硝装置，脱硫前安装干式电除尘器， 其出口粉尘排放浓度、 3 0 m g N m 3 。舟山电厂隶属神华集团国华电力公司，作为 一家负责任的央企更是重视环境保护。在此背景下，适逢菲达环保公司引进日 本三菱重工机电一体化有限公司的湿电技术，两家企业共同在4 机组除尘设备 上配套建设湿式电除尘系统，其出口粉尘排放浓度保证5 m g N m 3 ，达到超低 排放要求，力争近零排放。 本课题研究的目的是利用引进的三菱重工的湿式静电除尘器技术进行消 化吸收和改进，通过对湿式静电除尘器主要设备的电控系统的程控设计优化， 研究并开发出一种适用于国内燃煤电站尾气治理的湿式静电除尘器的程控设 计规范，并实现工程示范应用，实现对P M 2 5 微细颗粒物的高效收集以及对 S 0 3 等污染物的有效控制，解决脱硫后石膏雨、酸雾气溶胶等问题，并实现最 优的性价比。 本课题首先对高频高压电源在电除尘本体内喷雾状态下静态和动态空载 进行了试验研究，研究高频高压电源在湿电项目中的适用性，引进技术为工频 高压电源；通过该项目的实际应用，研究高频高压电源在平板型阳极板，配尖 端放电的针刺型阴极线的电除尘本体配置下获得最佳的电气运行参数；通过分 析实际应用中锅炉负荷变化引起的烟气性质变化、流速变化、入口粉尘浓度的 高低对除尘器的电晕电流的影响，对高频高压电源运行参数配置优化，保证系 统稳定运行的前提下，尽可能地收集微细颗粒，减少出1 7 I 排放浓度。 课题还针对引进的三菱重工湿式静电除尘器电控系统进行了试验研究，对 湿式除尘的程控逻辑进行验证，实现湿式电除尘系统的相对自动监控要求。分 析了影响湿式静电除尘器运行操作维护的因素，湿式电除尘系统处理烟气流速 万方数据 江苏大学工程硕士学位论文 一般保持在3 0m s 以下，流速太高会影响去除效率和设备的整体性能；喷水压 力、冲洗水及喷雾粒径直接影响喷淋效果，影响高压电晕和微细颗粒荷电，最 终影响除尘效率；高压隔离瓷套内温度控制对高压输入侧器件的结露、积灰具 有决定性的影响，过低的温度容易造成瓷套内放电，使除尘器内电晕电流下降， 最终降低除尘效率。 此外，本课题还对程控和人工操作对P M 2 5 、S 0 3 及雾滴的脱除效率进行 了试验研究，研究结果表明：程控己能满足湿式静电除尘器对P M 2 5 去除率达 ， 7 0 以上；S 0 3 酸雾的脱除率达9 0 g 上；湿式静电除尘器对雾滴的去除率可 达7 5 以上，通过程控系统能更高效的运行设备并能达到保证值。 关键词：高频高压电源；湿式静电除尘器；酸碱度；e m 2 5 S 0 3 酸雾。 I I 万方数据 江苏大学工程硕士学位论文 A B S T R A C T Z h o u s h a n1 St h ef i r s tm a r i n e 。t h e m e dn a t i o n a le c o n o m yD i s t r i c t A st h ea r e aw i t h t h eb e s ta i r q u a l i t ya n dt h el o w e s ti n d e xo fP M 2 5 i nZ h e j i a n gP r o v i n c e ，t h e e n v i r o n m e n t a lc o n t r o li sv e r ys t r i c t Z h o u S h a np l a n ti st h em a i np o w e rp l a n to nt h e Z h o u s h a nA r c h i p e l a g o I ti sp r i m a r i l yr e s p o n s i b l ef o rp r o v i d i n gp o w e rf o rD i n g h a i D i s t r i c t ，P u t u oD i s t r i c t ，D a i s h a nC o u n t ya n do t h e r4 5i s l a n d s T h es e c o n dp h a s eo ft h e 4 35 0 M Ws u p e rz e r ob o u n dc r e wp r o je c ts t a r t e df r o m2 012a n da c h i e v e d 咖d c o n n e c t e dp o w e rg e n e r a t i o ni n2 0 13 T h ea u x i l i a r yp r o j e c tc o n t a i n sas e to fS C R d e n i t r a t i o ns y s t e ma n dS e a w a t e rf l u eg a sd e s u l f u r i z a t i o nu n i t Z h o u s h a np o w e rp l a n t b e l o n g st oS h e n h u aG u o h u aP o u r e rC o m p a n y A sar e s p o n s i b l ec o m p a n y , Z h o u s h a n p o w e rp l a n t a t t a c h e sg r e a ti m p o r t a n c et oe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n A tt h i st i m e ， Z h e j i a n g F e i d aE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e & T e c h n o l o g yC o L t di n t r o d u c e dW E T E S P - S P CS Y S T E Mf r o mJ a p a n SM i t s u b i s h iH e a WI n d u s t r i e sM e c h a t r o n i c sC o ，L t d T h et w oc o m p a n i e sm a k eW S E Pa st h es u p p o r t i n gc o n s t r u c t i o no nt h e4 d u s t c o l l e c t i n ge q u i p m e n t T h i sm a d eo u t l e td u s te m i s s i o nc o n c e n t r a t i o ng u a r a n t e e 1 0 1 1 Q c m 。烟气经喷淋后粉尘颗粒被雾化，颗粒直径远远大于2 5u m ，同时粉尘 导电性极大的增强，比电阻特性改善，比电阻一般p 7 0 ，S 0 3 去除率 6 0 。 3 4 1 湿式静电除尘器电流容量的选型 湿式静电除尘器配套供电电源电流额定值的选型是以电除尘器收尘极板的 板电流密度的选择作为基本依据的，电晕线的线电流密度可以作为电流选型的参 2 7 万方数据 江苏大学工程硕士学位论文 考。合理确定电除尘器的电流容量，不仅节电场的稳定运行且能达到节能减排的 目的。从理论上讲前后级电场的电流密度是不一样的，是要区分选型的。表3 一l 是各种放电线与不同高压电源的电流密度选型推荐表，表3 - 2 则是各种电流容量 选型推荐表( 单室单电场) 。 表3 1 各种放电线与不同高压电源的电流密度选型推荐表 T a b l e3 - 1P u ta l lk i n d so fw i r ea n dt h ec u r r e n td e n s i t yo fd i f f e r e n th i g hv o l t a g ep o w e rs u p p l y s e l e c t i o nr e c o m m e n d a t i o nt a b l e 极线形式电源形式第一电场第二电场第三电场第四电场第五电场 常规工频 0 3 0 0 4 00 3 2 O 3 8O 3 5 0 4 50 3 5 0 4 50 3 5 - - 0 4 5 高压电源 点放电线型 高频高压 0 3 5 0 4 50 3 5 O 4 20 3 5 0 4 5O 3 5 O 4 5O 3 5 O 4 5 电源 常规工频 0 2 5 0 3 50 2 7 0 3 70 3 0 O 4 0O 3 0 0 4 0O 3 0 0 4 0 高压电源 线放电线型 高频高压 0 3 0 O 4 00 3 0 0 4 00 3 0 0 4 0O 3 0 O 4 00 3 0 0 4 0 电源 常规工频 O 2 0 O 3 0O 2 2 0 3 2O 2 5 0 3 50 2 5 O 3 50 2 5 0 3 5 高压电源 面放电线型 高频高压 0 2 5 O 3 50 2 5 0 3 50 2 5 0 3 50 2 5 O 3 5O 2 5 0 3 5 电源 上述常规工频电源的电流密度选择是根据常规电源在火花跟踪方式下电流 密度应用经验总结得出的。 高频高压电源在电除尘器前电场( 第一、二电场) 应用纯直流方式工作时需 要更高的电流密度。但高频电源在后续电场一般工作在脉冲工作方式，此时电流 密度的选择只用于确定标称额定电流，根据经验可以与常规工频电源一致。 2 8 万方数据 江苏大学工程硕士学位论文 表3 2 各种电流容量选型推荐表( 单室单电场) T a b l e3 - 2A l lk i n d so fc u r r e n tc a p a c i t ys e l e c t i o nr e c o m m e n d a t i o nt a b l e ( S i n g l ec h a m b e ra n dt h e e l e c t r i cf i e l d ) 电流容量( A ) 电除尘器截面( M 2 )极板面积( M 2 ) O 19 1 62 5 0 3 0 0 0 21 8 3 2 5 0 0 6 0 0 O 32 6 4 7 7 5 0 9 0 0 0 43 5 6 31 0 0 0 1 2 0 0 0 54 4 7 91 2 5 0 1 5 0 0 0 65 3 9 51 5 0 0 1 8 0 0 0 76 1 1 1 01 7 5 0 2 1 0 0 0 87 0 1 3 22 0 0 0 2 5 0 0 1 08 8 1 5 82 5 0 0 3 0 0 0 1 21 0 5 1 8 93 0 0 0 3 6 0 0 1 41 2 3 2 2 13 5 0 0 4 2 0 0 1 61 4 0 2 5 3 4 0 0 0 4 8 0 0 1 8 1 5 8 2 8 44 5 0 0 5 4 0 0 2 0 1 7 5 3 1 55 0 0 0 6 0 0 0 2 2 1 9 3 3 4 55 5 0 0 6 6 0 0 2 42 1 l 一3 7 96 0 0 0 7 2 0 0 2 6 2 2 8 4 1 16 5 0 0 7 8 0 0 2 82 4 6 4 4 4 27 0 0 0 ，8 4 0 0 3 02 6 3 4 7 47 5 0 0 9 0 0 0 舟山湿式电除尘采用D S 针刺线配C N 8 1 8 阳极板，同极间距3 0 0 m m 极配 型式，设计集尘面积A = 3 7 6 2 9 1 m 2 ，板电流密度为B = 0 9 5 m A m 2 。工作电流C = A B ，根据计算得到工作电流C = 3 5 7 4 8m A 。根据目前市场应用的高压电源选择 布置2 台1 8 0 0 m A 额定电流值的供电设备。 万方数据 江苏大学工程硕士学位论文 3 4 2 湿式静电除尘器高压电等级选型 湿式静电除尘器高压电选型不是越高越好，而是要根据实际运行电压，贴近 实际运行电压并留有一定余量。一般对于中低比电阻粉尘而言，运行电压较高， 供电装置施加到电除尘器的功率越高，除尘效率也越高。但对高比电阻粉尘而言， 实际运行电压较低。当运行电压没有提高时，供电装置继续增加输入电除尘器的 功率不能提高除尘效率，还有可能降低除尘效率( 因为反电晕的原因) 。所以在 极间距一定的条件下，向电场施加的电压与电场结构形式及烟尘工况条件有关； 供电装置应能在各种条件下向电场输送尽可能高的电压。 高压电源的电压等级选型，是根据本体结构、电场大小以及烟尘特性等因素 确定的。根据不同的极间距确定的。通常电除尘器工作时的平均场强为3 4 k V e m ，即对同极距为3 0 0 m m 的常规电除尘器，常规高压电源的平均电压可选择 4 5 6 0 k V ，相对应的峰值电压6 4 8 5k V ；对同极距为4 0 0 m m 的常规电除尘器， 常规高压电压的平均电压可选择6 0 7 2 k V ，相对应的峰值电压8 5 - - - - 1 0 1 k V ；电压 等级与电场结构、工况条件等有关，一般情况选型见表3 - 3 。 表3 - 3 电场在不同极距时的额定电压选型表 T a b l e3 - 3R a t e dv o l t a g eo fe l e c t r i cf i e l di nd i f f e r e n tp o l ep i t c hs e l e c t i o nt a b l e 3 0 04 0 04 5 05 0 0 同极间距( 衄) 单相工频电源 6 0 6 66 6 7 27 2 8 08 0 9 0 高频电源 6 6 7 27 2 8 08 0 9 08 0 9 0 舟山电厂湿式静电除尘器配置针刺线的起晕电压在1 5 K V ，击穿电压在 5 5 K V ，因为高频电源的高压输出较为平缓，接近于直线输出，工作电压能接近 于击穿电压，根据目前市场主流的高频电源选择6 0 K V 等级来满足工程需要。 3 0 万方数据 江苏大学工程硕士学位论文 高频电源布置如下图： 图3 - 8 高频电源布置图 F i g 3 7D i a g r a mo f H i g hf r e q u e n c yp o w e rs u p p l yp l a n 使用高频电源电场空升试验数据： 表3 - 4 湿式除尘器升压试验记录 T a b l e3 - 4W e tE S Po ft h ev o l t a m p e r et e s tr e c o r d s 一次电压值一次电流值二次电压值二次电流值备 电场 ( V ) ( A )( k V ) ( I n A )注 空载单升( 5 月4 日阴湿度6 5 气温1 8 ) A 侧 3 7 41 0 23 31 8 0 0 B 侧 3 7 69 73 31 8 0 0 空载并升