电除尘高频电源改造技术方案

▲解国华詐IIII宝电#1、#2机组电除尘高频电源改造技术方案批准： 审核： 编制：神华内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司2013年12月6日、改造背景及目的依据最新颁布执行的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011) , 2014 年7月1日起火力发电锅炉粉尘排放限值为30mg/Nm3,而在国土开发密度较高, 环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大 气环境污染问题而需要严格控制大气污染物排放的地区(即重点地区)，火力发 电锅炉粉尘排放限值为20mg/Nm3目前我厂#1机组600MW负荷时电除尘器出口烟尘浓度为44.8 mg/Nm3,#2机 组600MW负荷时电除尘器出口烟尘浓度为48.4 mg/Nm3，经过对国华三河电厂、 国华盘山电厂、国华沧东电厂及国华台山电厂调研,通过对电除尘器电源改造可 以实现降低粉尘目的，并均实现了电除尘器出口粉尘浓度低于20mg/Nm3目标， 同时也可实现不同程度的节能,因此,为达到环保排放要求,我厂对#1、#2炉 电除尘器进行高频电源改造二、设备情况介绍国华呼伦贝尔电厂#1、2炉原设计安装四台浙江菲达环保科技股份有限公司生产的卧式双室四电场电除尘器，除尘器出口烟尘排放浓度设计值为100mg/Nm3,现有静电除尘器主要参数见下表：序号项 目单位数据设计效率：设计煤种%99.751校核煤种%99.75保证效率：%99.52本体阻力Pa2003本体漏风率%2.54噪声dB855有效断面积m24966长、高比/1.167室数/电场数个2/48通道数个2X409单个电场的有效长度m4.510电场的总有效长度m1811比集尘面积/一个供电区不工作时的比集尘面积m2/m3/sec83.2/74.6212驱进速度/一个供电区不工作时的逐进速度cm/sec7.2/7.2913烟气流速m/sec1.0814烟气停留时间sec16.715阳极系统序号项 目单位数据阳极板型式及材质/C 型，spcc同极间距mm400阳极板规格：咼X宽X厚mXmmXmm15.5X480X 1.5单个电场阳极板块数块738阳极板总有效面积（不包括出口槽形板）m244640振打方式/最小振打加速度/侧部机械振打，150g振打装置的数量套816阴极系统阴极线型式及材质/前二电场整体RSB线， 第四电场螺旋线沿气流方向阴极线间距mm500,250阴极线总长度m11160振打方式/最小振打加速度/侧部机械振打,50g振打装置的数量套817壳体设计压力 负压 正压KPaKPa-5.95.918壳体材质/Q23519灰斗每台除尘器灰斗数量个16灰斗加热型式/板式电加热灰斗料位计型式/射频导纳20整流变压器数量台8整流变型号ZZDJ -2.0A/72KVHW2整流变压器型式（油浸式或干式）/重量/t油浸式,3每台整流变压器的额定容量KVA206整流变压器适用的海拔高度和环境温度m、°C1000,-45 〜4021每台炉电气总负荷KVA3740每台炉电除尘电气系统配置如下:序号名称规格型号单位I=t数量产地生产厂家备注1硅整流变压器ZZDJ2-2.0A/72kVHW台16大连电子研究所整流变容量206kVA入交流电压值380V （两相）输出直流电压值72kV输出直流电流值2.0A2高低压控制柜2.0A/72kV台16北京 信实德EPMAX-III序号名称规格型号单位数量产地生产厂家备注控制方式单片3阻尼电阻ZG12只16北京信实德4高压穿墙套管ZDT-07只16宣化宣化电瓷5咼压隔离开关柜FT9G台16宣化宣化电瓷6振打操作箱XD只8北京信实德7板式电加热控制柜只2浙江海盐电器8安全联锁箱XLS台2北京信实德9测温传感器Pt 100支12北京信实德10程序控制系统⑴上位机工控机台1台湾研华公司⑵彩色显示器21”液晶台1韩国三星⑶打印机A3激光台1日本惠普⑷UPS1kVA台1广东山特⑸计算机操作台/台1北京信实德11系统软件/套1北京信实德12浊度仪DCEM2100台2英国COLD13检修箱XD只4北京信实德14通讯电缆/套1北京信实德15其它所需部件(1)母线铜排套1北京信实德2015 年煤质灰分数据日期1月1日2月1日3月1日4月1日5月1日6月1日灰分(Aar%)7.8510.237.2511.148.9511.92日期7月1日8月1日9月1日10月1日11月1日12月1日灰分(Aar%)7.815.1815.1310.369.778.77三、改造方案1、电源部分1.1、高频电源原理介绍电除尘用高频高压整流设备通过有效地使用新材料和新型电力半导体器件， 综合应用电力电子技术、微电子技术等，实现对电能的高效能变换和控制，包括 电压、电流、频率和波形的变换，从而满足电除尘的供电特性和要求。

主频率功率的工艺HV DC高频率功率的工艺HV DC如上图所示，高频电源将工频三相交流电源整流为直流电源，通过变换器实 现直流到高频交流电源的转换，高频整流变压器实现升压和二次整流，输出直流 负高压，其与我厂目前使用的工频两项电源区别在于增加了一路整流逆变环节， 使初次整流逆变后的交流电源频率能够达到20kHZ以上，在二次整流逆变时，纹 波系数大大降低，使其输出的直流电压峰值与低谷值相差较小由于高频电源采用IGBT逆变成20kHz高频信号，升压整流输出当发生闪 络火花放电时，由于高频电源采用I G B T器件控制，所以高频电源瞬间火花 封锁是由IG B T自动保护的，火花封锁时间比较短，只需几毫秒，能够更好的 控制电场内火花的产生，同时也大大提高了除尘效率，降低能耗二次电压波形对比图1.2改造技术路线及说明 结合我厂目前情况及国内同类型电厂成功案例，此次改造方式是1、2电场 使用高频电源，3、4电场使用三相电源，详细说明如下：1.2.1、针对电除尘器前电场入口浓度大，易发生火花闪络，实际运行过程 中高压设备运行平均电压一般在60kV左右，按工频电源30%的纹波系数计算， 高压设备峰值电压在78kV，而高频电压的平均电压等于峰值电压，参照原工频 电源容量，将原有第一、第二电场8台2.0A/72kv工频电源改成2.0A/80kv高频 电源。

把高频电源布置在1、2电场，可充分发挥高频电源火花响应速度快的特 性（约15〜20ms）,将二次电压始终保持较高水平，可有效提高前电场的收尘效 率；1.2.2、 三相电源有类似于高频电源的供电特性，可提供比工频电源更高的 二次电压和二次电流，但三相电源采用3对反向可控硅进行整流，火花响应特性 较差；电除尘3、4电场由于粉尘浓度低，粉尘粒径小，几乎不会发生火花闪络 但需要更高的二次电压捕集更多的微细粉尘，使用三相电源不会触发电场闪络， 可以克服高频电源电压容量受限问题（三相电源容量可达90kV），更有利于末电 场微细粉尘的捕集，故将3、4电场改为三相电源；1.2.3、 由于高频电源及三相电源的控制柜与变压器是一体化配置，故将现 有的电除尘整流变拆除，将高频电源及三相电源的变压器及控制柜安装在原有设 备基础上，隔离开关仍旧使用原隔离开关部分，不做更换及改造（高频电源及三 相电源在生产制造时，按照现有隔离开关接口的尺寸制作输出母线外壳接口）1.2.4、 原控制柜保留低压震打及加热部分，其余全部拆除，同时在原控制 柜两相电源的基础上，增加一相作为高频电源及三相电源的供电电源；1.2.5、 现常规电源柜的额定一次电流为568A，至工频整流变压器之间联络 电力电缆为3根VV-1KV 2X150mm2，单芯额定载流量为310A，而改造后的高频 电源2.0A/80KV的输入电流为294A，输入功率为193KVA；三相电源2.2A/85KV 的输入电流为332A，输入功率为219KVA，可见现常规电源所用的电力电缆规格 满足新增高频电源所需的电力电缆规格，高频电源及三相电源的一次电缆仍旧使 用现有电缆；1.2.6、将原有的电除尘器控制系统上位机拆除，安装新控制系统及上位机， 使其具备断电振打功能以及实现高低压设备能够进行联动控制，从而降低二次扬 尘现象以及提高节能效果；1.2.7、将现有的隔离开关位置节点及保护信号接入高频电源/三相电源就地 控制柜，并会同高频电源/三相电源的控制及保护信号传至上位机；1.2.8、目前电除尘电源控制柜内一次电源断路器无零序保护，为防止电缆 发生接地故障后越级跳闸导致整个电除尘退出运行，将一次电源的断路器改为带 零序保护的断路器；1.2.9、 目前我厂电除尘电源单台容量为206kVA，每台机组电除尘器电源由 电除尘PCA、B段提供电源，每段带8台，每段上负载共计1648kVA，改造后电 除尘PC每段带4台高频电源（单台容量为193kVA）、4台三相电源（单台容量为 219kVA），每段上负载共计1648kVA，与现有电除尘器电源容量一致，不需对电 除尘PC段变压器进行增容。

1.2.10、 控制柜布置位置2、电除尘本体部分目前我厂电除尘本体部分运行已达6年，2015年10月份对#2机电除尘本体 进行过一次检修，#1 机电除尘本体无检修，根据目前运行情况可以看出，电除 尘器本体无较大缺陷，但为保证此次改造后，不发生因电除尘器本体缺陷导致排 放指标不合格，此次改造时需对#1、#2 机电除尘器本体进行一次检修电除尘 检修中，主要检修工作是对电除尘进行深度清洗，检查和检修电除尘阴极线及阴 极线框架、阳极板及悬挂、振打系统、瓷瓶悬挂、灰斗壁焊缝及支撑，电场顶部 瓷瓶，电场高压引线，瓷瓶电加热及通风回路，除尘器机械五防系统，消除设备 隐患，确保修后电除尘高效、可靠、安全、长期的运行具体检修内容如下：2.1 检查进、出口气流分布板的腐蚀，磨损情况，变形校正和检修更换2.2 检查阴极悬挂系统，调整瓷瓶安装位置，调整阴极悬挂框架，使大框架 恢复原始状态，并满足设计要求2.3 检查阴极大框架变形，焊口情况，有变形或焊缝开裂加以校正补焊2.4 阴极小框架，支架损坏部位，给予修复2.5 全面检查阴极钱及固定连接件做好记录，对于断线进行更换新线，对于 松驰线进行处理或更换新线，对磨损变形螺旋线挂钩更换，阴极线固定螺栓脱落和松动的更换螺栓并点焊牢固。

2.6 连接板磨损的修复，做好检修记录2.7 检查阳极悬挂装置变形，裂焊，螺栓紧固情况，进行校正，补焊，更换， 对变形阳极板校正，更换变形严重的阳极板，检查、修复阳极板固定夹板2.8 阴阳极同、异极距全面检查与调整2.9 灰斗内部检查，清除积灰和杂物，检查灰斗壁焊缝是否开裂和灰斗壁是 否有裂缝，如有损坏修复处理2.10 全面检查阳极板积灰情况，检查检修阳极板下横梁2.11 检查人孔门密封性能，消除漏风2.12 除尘器各孔洞密封装置检查清扫，消除爬电现象2.13 电场高压引线检查处理2.14 瓷瓶电加热及通风回路检查及处理2.15 顶部瓷瓶小室密封检查及处理2.16 除尘器机械五防系统检查及处理2.17 输灰仓泵组阀门、节流孔板、止回阀、弯头更换及积灰清除外运备 件自理）a 检查各灰斗内积灰情况，并全面清除积灰b 仓泵内部杂物清理，气化板检查2.18 阴极大小框架调整全面检查阴极大框架，所有非电场间距是否符合 设计要求，调整时应保证框架的平面度，对角线尺寸，但两者相矛盾时以保证电 场间距为前题2.19 极线检查、检修电场所有阴极线全面检查，发现松动、损坏等缺陷 的极丝必须拆除，消除缺陷后重新安装。

2.20极距调整异极距检测分别采用“T”型塞尺从上到下不低于6点，从外 到内不低于5 点，全面检测异极距做到 100%的检查，达到设计要求 200±10mm2.21 电场刀闸检查a 刀闸无变形，接触良好b 刀闸外观无异常2.22 电场顶部瓷瓶检查a 瓷瓶无裂纹、缺损b 瓷瓶内外清洁c 瓷瓶电加热及通风回路2.23 加热器直阻合格、加热器加热正常2.24 通风机通风及加热回路正常2.25 顶部瓷瓶小室密封正常2.26 其它要求a 检查进出口气流分布板及阻流板，对已变形的进行校正b 全面检查所有人孔门：对锈蚀较重的进行处理或更换,对密封件进行检查 更换c 电除尘器密封性：壳体、进、出口喇叭内壁情况检查，对渗水及漏风处进 行补焊修复，所有人孔门密封性检查并处理；d 进、出口喇叭：检查气流分布板、导流板及吊挂固定部件的磨损及焊接固 定情况，对损坏部件进行修复；3、上位机部分 此次改造需将原上位机系统全部拆除，使用新上位机及系统，以实现高低压 联动功能，同时将电除尘控制系统与辅控网相连，以实现数据实时监测电除尘器上位机的编程方式，以及通道能够对应施耐德昆腾系列品牌的PLC,同时还需要支持Mdbus协议进行上传数据。

传输介质选用光纤,当传输距离不能满足要求时，应提供中继器 软件部分主要由监控软件、编程软件以及实时数据库组成 ,它们分别 实现各电除尘器电源控制柜的监控、各电除尘器电源控制柜控制功能以及 系统内部、外部的数据接口上位机要求在中文版 Windows 环境下运行, 监控软件应采用 WONDERWARE 的正版 INTOUCH 软件,采用 10.0 版本确保系统既有较好的运行实时性 ,又 有良好的开放性所有设备的代号和测点编号应采用 KKS 编码在交货时应同时提供的针对呼伦贝尔工程的正版软件授权证明文件, 确保提供的软件为正版软件,具有软件授权光盘及硬件加密锁,否则,在 任何阶段无偿提供编程软件也应基于 WINDOWS 环境下运行 ,能对各系统 PLC 进行控制算法和逻辑组态的软件编程软件必须支持功能块图、梯形图、顺序功能流 程图、指令表、结构化文本等多种方法编程 ,既可离线又可在线进行组态应根据所覆盖的工艺系统实际情况完成监控软件的组态、编程和调试，并负责与各车间控制系统的接口和协调，最终保证系统正常投运4、性能试验改造前后对电除尘器进行性能试验，对比改造效果，性能试验由省级及以上 电科院或环保单位进行（东北电科院、内蒙古电科院及西安热工院），性能试验 主要有烟气动压、烟气静压、烟气流速、烟气量、标态烟气量、烟尘浓度。

四、费用预算以下费用预算以 1 台机组电除尘器电源改造为列：序号设备名称型号数量单位单价（万元）小计（万元）1高频电源2.0A/80kV8套181442三相电源2.2A/85KV8套171363低压控制系统改造DDPX2套5104电除尘深度检修1项40405节能软件改造IPEC1套10106总计340五、改造工期及计划电除尘器高频电源设备制造及运输周期约为 45 天，设备现场安装及电除尘器本体检修工期约为 30 天，根据 2016 年机组停运计划，现对#1、#2 炉电除尘高频电源改造工期计划排定如下：序号时间节点完成工作内容责任人配合部门12015. 12.30完成技术方案编制、审批及立项工 作郝晓杰生技部22016.1.10元成技术规氾及招标文件编制，并挂网招标郝晓杰经营财务部32016.2.15完成中标单位合同签订经营财务部42016.2.28带领中标单位人员完成现场勘测及郝晓杰施工方案编写、审批王国良52016.4.30设备全部到货，并完成验收工作郝晓杰62016.5.15完成电除尘咼频电源改造前性能试 验郝晓杰运行部72016.5.25完成施工人员安全教育及施工人员食宿问题，具备开工条件王国良82016.6.1#2机组停机，开始进行#2机组电除尘器高频电源改造工作（包含电除尘器内部检修）郝晓杰王国良李大鹏运行部92016.6.25完成#2机组电除尘器高频电源改造工作（包含电除尘器内部检修）102016.6.30完成#2机组电除尘器高频电源改造后调试工作郝晓杰运行部112016.7.52016.8.15根据#2机组运行情况完成改造后性能试验郝晓杰生技部运行部122016.6.20#1机组电除尘器高频电源改造开工郝晓杰132016.7.15完成#1机组电除尘器高频电源改造后工作郝晓杰142016.7.19完成#1机组电除尘器高频电源改造后调试工作郝晓杰运行部152016.7.202016.8.20根据#1机组运行情况完成改造后性能试验郝晓杰生技部运行部。