1、靜電除塵設(shè)備中的節(jié)能策略上海電阻廠有限公司摘要:在6月4號(hào)，中國政府就氣候變化的問題表明了官方立場，這個(gè)項(xiàng)目旨在到2010年，通過控制氣體排放，使得能量利用率提高20%本文將對(duì)如下問題進(jìn)行討論，即通過改變靜電除塵器電源部分的自動(dòng)電壓控器（AVC的操作模式，達(dá)到節(jié)能的目的，以及基于變壓器設(shè)計(jì)的節(jié)能方法對(duì)于一個(gè)大型的現(xiàn)代化電廠來說，除塵設(shè)備的安裝消耗著相當(dāng)數(shù) 量的能源。通 常情況下，對(duì)于四通道的除塵器來說，每 個(gè)通道有7套T/R,典型的就是峰值110kV，1000mA或者更高。在這種情況下，視 在功率將超過3MVA那就意味著裝機(jī)功 率相應(yīng)的要2MW顯然，如果能夠使得電廠 運(yùn)行在低于裝機(jī)功率的情況下

2、，就可以節(jié)省相當(dāng)可觀的能耗。在電廠中，可以通過降低能耗達(dá)到節(jié)能，那么在其他一些廠礦,比如水泥廠， 節(jié)能也是在間接的降低廢氣排放，控制環(huán)境污染因?yàn)槿绻粋€(gè)水泥廠可以通過節(jié)能 降低自己的能源消耗，那么相對(duì)而言，發(fā)電廠就可以降低自己的發(fā)電量，這個(gè)也就意 味著整體的廢氣排放會(huì)減少在低于設(shè)備最大負(fù)載的情況下運(yùn)行，將會(huì)增加設(shè)備的壽命。對(duì)于T/R來說， 制造過程的本身也造成了一定程度的污染。因此，增加設(shè)備壽命也達(dá)到了減少污染 的效果。運(yùn)行原理對(duì)于不同的運(yùn)行模式，原理都是一樣 的。在緒論中提到的一個(gè)系統(tǒng)的俯視圖可以如 下表示:FLUEAST/RT/U! TDKV LQCfriAT/PIDHn*T.詳TWtVT

3、/R 7BhV 加啊肋7DkVTtJkV 他2T/fiLO臥占T/R iDMnA171ft7WV L44MMT/R10如油T/RZ!i i1OPACCTVl FAN METERE LECTRQSTATIC PRECIPIT AT 口 F?魯匚 H3MNEY STACK一個(gè)與實(shí)際發(fā)散量成比例的信號(hào)由兩個(gè)濁度儀產(chǎn)生，并且與參考 值進(jìn)行比 較。為了避免在工況瞬時(shí)改變的情況下，煙塵排放超標(biāo)，也為了在節(jié)能和由此引起 的排放加大之間尋找一個(gè)平衡點(diǎn)，我們通常采用一個(gè)稍微低于國家排放要求的指 標(biāo)，從而留有一定的余量。實(shí)際信號(hào)和需求信號(hào)之間的差異可以被視作一個(gè)誤差信 號(hào)。這個(gè)誤差信號(hào)通過整定，產(chǎn)生一個(gè)能量需求信

4、號(hào)。該能量需求信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)被 傳送到AVC 上,從而改變運(yùn)行模式。對(duì)于 供電模式不同的除塵器，這 種調(diào)整運(yùn)行 模式的方法 會(huì)有所不同。但是控制機(jī)理是基本上一樣的，如下面的框圖所示：ENERGY NANAGEHCNT CONTROL當(dāng)計(jì)算出能量需求信號(hào)，并將其通過網(wǎng)絡(luò)傳送到AVC后，能量管理控制單 元的功能就已經(jīng)結(jié)束了。這樣做的原因是，對(duì)于不同的操作模式，以及 AVC在通 道內(nèi)的位置不同，實(shí)際降低能耗的方法也不同。因此由AVC自身來完成控制才是 有實(shí)際意義的。相對(duì)于能量 管理控制單元來完成該功能，AVC進(jìn)行操作更加具有 靈敏性。為了穩(wěn)定粉塵排放，需要對(duì)控制器的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行控制。例如，如果實(shí)際的

5、排放大于參考值，那么控制系統(tǒng)將提高除塵器的 功率進(jìn)行補(bǔ)償。因?yàn)楣β侍岣撸瑹?塵排放降低，可能在煙塵達(dá)到濁度儀前，排放量已經(jīng)低于參考值，這樣系統(tǒng)就會(huì)降 低除塵器的功率。那么等到經(jīng)處理的煙塵達(dá)到濁度儀后，排放量又會(huì)高于參考值， 整個(gè)過程將不斷的在加大或降低 排放，顯得非常不穩(wěn)定。所以，為了穩(wěn)定反饋回 路，必須有一個(gè)設(shè)備來調(diào)整系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于位于不同電場位置的AVC，節(jié)能的空間也有所不同。這個(gè)需要針對(duì)不 同的除塵器供電模式，進(jìn)行詳細(xì)的討論。通常，我們?yōu)槊總€(gè)AVC設(shè)定最大能量參 數(shù)和最小能量參數(shù)。這個(gè)代表著AVC在它所在的電場，能 夠進(jìn)行節(jié)能的空間。 連續(xù)運(yùn)行對(duì)于產(chǎn)生較小或中等比電阻的燃煤來說，連

6、續(xù)模式是最常用的一種方式。在 這種情況下，電場入口處的煙塵幾乎沒有受到任何處理，煙塵的負(fù)載非常高，由于 煙塵負(fù)荷很大，放電較為頻繁，因此，在除塵器 入口處，通常采用較低額定的 T/R。通常我們認(rèn)為，一個(gè)運(yùn)行良好的除塵器可以在入口就達(dá)到99%勺收塵效率。 如緒論中提到的那種較大的系統(tǒng)，在除塵器 尾端進(jìn)入電場的煙塵含量是非常少的。 那么，這些電場收集很少量的飛灰，煙塵密度低，這些電場通常運(yùn)行在電流額定 值。這些低煙塵收集和高的運(yùn)行功率成為了進(jìn)行節(jié)能的 理想對(duì)象。我們可以把這些 電場中的AVC最大能量參數(shù)和最小能量參數(shù)設(shè)定成比較高的值，在連續(xù)模式下， 為了節(jié)能，控制器 降低二次電流額定。二次電流介于

7、100%額定和10%額定之間，這個(gè)和能量需求信號(hào)的最大能量和最小能量成比例。舉例，如果我們?yōu)?000mA的 T/R設(shè)定AVC的能量最大參數(shù)為100，能量最小為85，那么當(dāng)能量需求信號(hào)降低 到100以下時(shí)，二次電流限制將低于1000mA，當(dāng)能量需求信號(hào)降低到85% （最低 能量）時(shí)，除塵器尾部T/R穩(wěn)定在100mA（ 10%的額定）。電流限制有10%的底 限，是為了確保電壓不會(huì)過低，導(dǎo)致欠電壓故障，引起跳閘。倒數(shù)第二個(gè)電場可以 為最大能量和最小能量設(shè)定為85和60,這樣，如果能量需求信號(hào)低于85，出口電 廠將保持在100mA，倒數(shù)第二個(gè)電場將開始降低二次電流，當(dāng)能量需求信號(hào)降低 到60時(shí)候，達(dá)到

8、100mA.如果能量需求信號(hào)低于65，那么倒數(shù)第三個(gè)電場開始節(jié)能. 依次類推。如果將出口電場的最低能量參數(shù)設(shè)置為低于倒數(shù)第二個(gè)電場的最大能量 參數(shù)，有可能響應(yīng)重疊采用這樣的方法，我們可以根據(jù)除塵器的布局圖和工況來設(shè)定 不同的參數(shù)，達(dá)到最好的節(jié)能效果 脈沖運(yùn)行在較高的煙塵比電阻的情況下，由于反電暈的產(chǎn)生，連續(xù)模式不是一種很有 效的運(yùn)行模式。為了消除該現(xiàn)象，AVC將會(huì)工作在脈沖模式（有時(shí)候稱作間歇供 電模式）。在 脈沖模式下，給T/R的供電和輸入供電將會(huì)同步被中斷。脈沖可以 設(shè)定持續(xù)若干半波。一般情況為1 （對(duì)于50 HZ供電的話為10mS），間隔設(shè)定為 若干半波?？梢酝ㄟ^調(diào)整最佳占空比將反電暈最

9、小化，從而使得氣體排放 最少。一 般而言，如果由于灰塵比電阻的原因采用脈沖模式，除塵器 只有在部分時(shí)間是被供 電的。附帶就會(huì)達(dá)到節(jié)能的 效果。與連續(xù)模式相比，這個(gè)進(jìn)一步節(jié)能的可能性很 小。然而，對(duì)于一個(gè)給定的排放量，在 比電阻處于臨界情況的時(shí)候，可以降低更 多能耗。改變占空比比改變電流額定對(duì)于節(jié)能更加有效。如果選擇了脈沖模式，那 么控制器用最大能量和最小能量參數(shù)按照占空比設(shè)定而不是二次電流額定。電場的 位置與節(jié)能空間的關(guān)聯(lián)已經(jīng)不是那么緊密。較高的比電阻和較少的煙塵顆粒將會(huì)在 除塵器的尾部被收集，因此在最后一個(gè)電場，能 耗比較少，而且對(duì)于二次飛灰的抑 制更加有力。出口電場將不再是能耗最大的電場。

10、整流脈沖運(yùn)行在灰塵比電阻非常高的情況下，為了降低排放，需要不斷的調(diào)整占空比。盡 管可以通過增大脈沖間隔來節(jié)能，從排放的角度來看，已經(jīng)超過了最佳值，但是由 于脈沖模式，以及比電阻高帶來的較差的工況，能耗很低，這種情況下，能量管理 不是非常需要進(jìn)行的。結(jié)論從節(jié)能的觀點(diǎn)來說，根據(jù)那些主要的工況，已經(jīng)給出了很多可能的解決方 法。我們就最好的情況來考慮。即比電阻不高的煙塵，連續(xù)能量模式，仍舊以緒論 中提到的系統(tǒng)為例，最后一個(gè)電場在電流限制的情況下，電壓 降低到比如55kV。 如果我們假設(shè)最后一個(gè)電場可以降低到10%勺輸出，而倒數(shù)第二個(gè)電場降低到50% 的輸出，那么這象征著可以節(jié)約300kW 那么值得指出，整體的效率也是很重要 的。在一些高電抗的變壓器的設(shè)計(jì)中，有 時(shí)采用無取向硅鋼片，與有取向的硅鋼片相比，這種無取向硅鋼片 為了在相對(duì)較小的通量 密度下工作，增加了圈數(shù)，因此增 加了阻抗。這樣的副作用是增加 了