静电除尘设备中的节能策略

1、静电除尘设备中的节能策略上海电阻厂有限公司摘要：在 6 月 4 号，中国政府就气候变化的问题表明了官方立场，这个项目旨在到2010 年，通过控制气体排放，使得能量利用率提高20% 。本文将对如下问题进行讨论，即通过改变静电除尘器电源部分的自动电压控器（AVC ）的操作模式，达到节能的目的，以及基于变压器设计的节能方法. 对于 一个大型的现代 化电厂 来说 ，除尘设 备的安装消耗着相当数量的能源。通 常情况 下，对于 四通道的除尘器 来说，每个通 道有 7 套 T/R，典型 的就 是峰值 110kV，1000mA或者更 高。在这 种情况 下， 视在功率将超过 3MVA ，那就意味着装机功 率相应

2、 的要 2MW 。显然，如 果能够使得电厂运行在 低于装机功 率的 情况下，就 可以节 省相当可观 的能 耗。在电厂中 , 可以通过 降低 能耗达到节能 , 那么 在其他一些 厂矿, 比如水泥 厂，节能 也是在间接 的降低废 气排放 , 控制环境污染 . 因为如果一个水泥厂可以通过节能降低 自己的能源 消耗 , 那么相 对而言, 发电厂就 可以降低自己的发电量 , 这个也就意味着整 体的废气排放 会减少 .在低于设 备最大负载 的情况下运行，将 会增加 设备的寿命 。对于 T/R 来说 ，制造过程的本 身也造成 了一定程度 的污染 。因此 ，增加 设备寿命也 达到了 减少污染的效果 。运行原理

3、对于 不同的运行模式， 原理都是一样 的。在 绪论中提到的 一个系统的俯视图可以如下表 示：一个与实际 发散量成比 例的信号由两 个浊度仪产生 ，并且与参考 值进行 比较。为了避免 在工况瞬时改变的 情况下， 烟尘排放 超标，也为了在节能 和由此引起的排放 加大 之间寻找 一个平衡点 ，我们 通常采用一个稍微 低于国 家排放要 求的指标，从而留有一定的余量。实际信 号和需求信 号之间的差异可以被视作一个误差信号。这个 误差信 号通过 整定，产生一个能量 需求信 号。 该能量 需求信 号通过 网络被传送 到 AVC 上，从而改变运行模式。对于 供电模式 不同 的除尘器，这 种调整运 行模式的方法

4、 会有所不同 。但是控制机理是 基本上 一样的，如下 面的框图所示 ：当计算出 能量 需求信 号，并将其通过网络传送 到 AVC 后，能量 管理控制 单元的功能就已经结束 了。这 样做的原因是 ，对于 不同的操作模式，以及AVC 在通道内的位置不同 ，实际 降低能耗的方法 也不同 。因此由 AVC 自身来完成控制才是有实际 意义的。 相对于能量 管理控制 单元 来完成该功能， AVC进行操作 更加具有灵敏性 。为了稳定粉尘排放， 需要对控制器的 响应时间进行控制。 例如，如 果实际 的排放 大于参考 值，那么控制 系统 将提高除尘器的功率进行 补偿。因为功 率提高 ,烟尘排放 降低，可能在 烟

5、尘达到 浊度仪前 ，排放量 已经低于参考 值，这样系统就会降低除尘器的 功率。那么 等到经处 理的烟尘达到 浊度仪后 ，排放量 又会高于 参考值，整个过 程将 不断 的在 加大或降低 排放 ,显得 非常不 稳定。 所以， 为了稳 定反馈回路，必须有一个设备来 调整系统 的响应时间。对于 位于不同 电场位置 的 AVC ，节能的 空间也 有所不同 。这个 需要针对不同的除尘器 供电模式，进行 详细 的讨论。通 常，我们为每 个 AVC 设定最大 能量 参数和最小能量 参数。这个 代表着 AVC 在它所在的电场，能 够进行节能的 空间。连续 运行对于产生较 小或中等比电阻的 燃煤 来说 ，连续模式

6、 是最常 用的一种 方式。在这种情况 下，电场 入口 处的烟尘几乎没 有受到任何处理，烟尘的 负载非常高，由于烟尘 负荷很 大，放电 较为频繁 ，因此 ，在除尘器 入口 处，通 常 采用较 低额定的T/R。通 常我们认为，一个运行良好的除尘器 可以在 入口 就达到99% 的收尘效率。如绪论中提到的 那种 较大的系统 ，在除尘器 尾端 进入电场的 烟尘含量是非常少的。那么 ，这 些电场 收集很 少量的 飞灰 ，烟尘密度低 ，这 些电场通 常运 行在电 流额 定值。这 些低烟尘收集 和高的运行功率成为 了进行节能的 理想对象。我们 可以把这些电场中的AVC 最大 能量参数和最小能量 参数设定成比

7、较高的 值，在连续 模式下，为了节能，控制器 降低 二次电流额定。二次 电流介于 100%额定和 10%额定之间，这个 和能量需求信 号的 最大能量 和最小能量 成比 例。举例，如 果我们为 1000mA 的T/R 设定 AVC 的能量 最大参数为 100，能量 最小为 85，那么当 能量需求信 号降低到 100 以下 时，二次 电流限制将 低于 1000mA，当能量 需求信 号降低到 85%（最低能量） 时，除尘器 尾部 T/R 稳定在 100mA（10%的额定）。电 流限制有 10% 的底限， 是为了确保 电压 不会过低，导致欠 电压 故障 ，引起 跳闸。倒数第二 个电场 可以为最大 能量

8、和最小能量设 定为 85 和 60，这 样，如果能量 需求信 号低于 85，出口电厂将 保持 在 100mA，倒数第二 个电场将 开始 降低 二次电流，当能量 需求信 号降低到 60 时候，达到 100mA.如果能量 需求信 号低于 65,那么 倒数第三 个电场 开始节能 .依次类推 。如 果将出口电场的 最低能量 参数设置为低于倒数第二 个电场的 最大能量参数,有可能响应重叠 .采用这样的方法 ,我们可以根据除尘器的 布局图和工 况来 设定不同 的参数，达到 最好的节能 效果. 脉冲 运行在较高的 烟尘比电阻的 情况下， 由于反电晕的产生 ，连续 模式不是一种 很有效的运行模式。 为了消除该

9、现象，AVC将会工作在脉冲 模式（有 时候称作间歇供电模式）。在 脉冲模式下， 给 T/R 的供电和输入 供电将 会同步被中断。脉冲可以设定持续若干半波 。一般情况为 1（对于 50 HZ 供电的话为 10mS）， 间隔设定为若干半波 。可以通过 调整最佳占空 比将反电晕最小化， 从而使得气体排放 最少。一般而言 ，如果由于灰尘比电阻的 原因采用脉冲 模式，除尘器 只有在部分 时间是被供电的。 附带 就会达到节能的 效果 。与连续 模式 相比 ，这个进 一步 节能的 可能性很小。然而，对于 一个给定的排放量，在 比电阻 处于临界情况 的时候， 可以降低更多能耗。改变 占空比比 改变电 流额定对

10、于节能 更加有效。如果选择了脉冲 模式， 那么控制器用 最大 能量 和最小能量 参数按照 占空 比设定而不是 二次 电流额 定。电场的位置与 节能空间的关联 已经不是那么 紧密。较高的比电阻 和较 少的烟尘颗粒将会在除尘器的 尾部被收集 ，因此 在最后一个电场，能 耗比 较少,而且对于 二次飞灰 的抑制更加 有力。出口电场将 不再是能耗最大 的电场。整流脉冲 运行在灰尘比电阻 非常高的 情况下， 为了降低 排放， 需要不断的调整占空比。尽管可以通过 增大 脉冲 间隔来节能， 从排放的 角度来看，已经超过了最佳值，但是由于脉冲 模式，以及 比电阻高 带来的较差 的工况，能耗很低，这 种情况 下，

11、能量 管理不是 非常需要进行的。结论从节能的 观点来说，根据 那些主要的 工况，已经 给出了很多可能的 解决方法。 我们就最好的情况来 考虑。即比电阻 不高的 烟尘， 连续能量模式， 仍旧以绪论中提到的 系统 为例，最后一个电场在电 流限制的 情况下，电压 降低到比如 55kV。如果我们假设最后一个电场 可以降低到 10% 的输出，而倒数第二个电场 降低 到 50%的输出，那么 这象征着可以节 约 300kW 。那么值 得指出，整体的 效率也是 很重要的。在 一些高电 抗的变压器的设计中，有时采 用无取向硅钢片 ，与有取向 的硅钢片相比 ，这种无取向硅钢片 为了在 相对较小的通量 密度下工作， 增加了圈数，因此增加了阻 抗。这 样的副作用是增加 了 T/R