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摘 要：近年来，火电生产形势日益严峻，国家的环保要求越来越严格，对火力发电厂的节能降耗、降低排放提出了更高的要求。作为重要的环保设备的电除尘器是一个高耗能设备，耗电量约占机组发电量的0.23%，占总厂用电的3.525%，对电除尘器进行改造有很大的节能空间。本文以某电厂#6机组电除尘器供电控制系统改造为实例，通过采用电除尘器智能型电源及控制系统，对原有的电除尘器进行节能改造。通过实施改造方案前后的电除尘器性能试验对比，证明了电除尘器节能改造的可行性。经过此次改造，不仅提高了电除尘器对电能的利用率，大大降低电除尘器的能耗，同时减少了电除尘器的维护费用，降低了生产成本，从而提高了企业的经济收益。
关键词：火电；电除尘系统；节能改造
一、简介
该电厂#6机组电除尘器双室四电场BE型静电除尘器，采用阳极振打系统，设计处理烟气量为2×957500m3/h，处理烟气温度140℃，设计除尘效率≥99.6%，阴极线型式一二电场为芒刺线，三四电场为星形螺旋线。本体主要包括钢支架、底梁、灰斗、壳体、放电极、收尘极、振打装置和气流分布装置等，供电装置包括高压控制系统和低压控制系统，高压控制系统即产生高压直流电的高压电源装置，低压控制系统有阴阳极振打控制、灰斗卸输灰控制、安全联锁等功能。
该电厂#6机组电除尘器投入运行以来，该机组厂用电率长期保持高位运行，改造前月平均厂用电率达到6.71 %（含脱硫系统），改造前为了保证除尘效率，电除尘火花整定工作方式下运行，它的运行电压在火花闪络电压附近小范围波动，二次电流都比较高，属于大功率高能耗的供电控制方式，这种供电控制方式对电能的浪费率很高，不利于电除尘器的节能减耗。为了降低电除尘器的厂用电率，该电厂针对#6机组电除尘电气控制系统进行了改造，改造后采用智能型电源及控制系统，有效的降低了能耗。
二、节能改造原理
运行的电除尘器高压收尘的电耗，可以分为以下三类：
1.“有效”电能：用于电除尘器中烟气粉尘的荷电与捕集；
2. “反效”电能：被用于破坏粉尘的荷电与捕集作用，作用效果如二次扬尘、反电晕等；
3. “浪费”电能：位于于“有效”电能与“反效”电能之间，无利也无害，例如电晕放电过程中，对于粉尘的荷电与捕集无任何影响的多余电荷等。
在电除尘消耗的总电能中，“有效”电能比例很小，大部分消耗在“反效”与“浪费”电能中。为了使电除尘器在原有设备上除尘效率得到提高，而且不影响烟尘的排放浓度，并同时达到电能消耗降低的目的，就需要提高“有效”电能比例，减少“反效”与“浪费”电能。为了提高“有效”电能比例，该电厂#6机组针对电除尘电气控制系统进行了改造，改造后采用智能型电源及控制系统，该控制系统通过间歇供电、有效电晕优化、火花自动跟踪与抑制、浊度闭环控制和PCR降功率振打等方式对电尘器的运行参数及工作方式进行自动调整，使电除尘器始终工作在高效或节能的最佳运行状况下运行，并抑制火花，避免电弧放电，减少放电功耗，提高收尘效率，最终实现节能提效的目的。
该电厂#6机组采用的电除尘器智能型电源及控制系统控制原理如下，采用脉冲节能供电方式，供电管理系统自动跟踪机组负荷，调节电除尘器本体输入的运行电压，自动调整高、低能量脉冲的个数比（宽度）与幅度比（有的电除尘节能方式没有低能量脉冲，只有高能量脉冲，因此无法维持除尘效率）。该控制方式不仅可以给电除尘器本体形成较强的场强，而且有效避免电除尘器本体补充运行过程中能量消耗速度过快，根据电容与的电感储能原理设计，巧妙地提高了电除尘器运行电压而又降低运行电流。在保证除尘器出厂效果的前提下，克服了反电晕现象的影响，又把以其他形式消耗掉的无效电量节省下来，最终达到电除尘器的节能降耗。
三、节能改造前后对比分析
该电厂#6机组电除尘器节能改造项目实施完成后，经改造小组调试完成，并通过专家组验收合格后，对#6炉进行电除尘进行改造前后节能测试，选取改造前2012年7月11日至19日共10天的的测试数据，和改造后8月11日至19日的运行测试数据进行比较。
1、电除尘器改造运行参数对比
方式0：大部分电除尘器出厂默认设定的火花跟踪控制方式，具有大电流、大电压的特点，虽然运行稳定，但容易出现反电晕等现象，这种供电控制方式对电能的浪费率极高，不利于电除尘器的节能减耗。因此，这种方式不是最佳运行方式。
改造前后电除尘监控系统运行参数对比：
改造前：
改造后：
对比改造前后图1.1与图1.2的数据，可以看到运行参数的占空比有了明显的改变，运行参数也都合理正常，电除尘器高压侧电流I2较改造前下降较多，节能效果明显，整个改造调试过程中，所有设备正常运行。改造后，每个电场运行参数都可以根据负荷及电场工况智能自动改变运行占空比，通过断电振打有效的提高了电场的除尘效率，基本达到改造前提出的节能降耗的预期目的。
2、电除尘器改造前后的节能对比
通过对#6炉进行电除尘性能测试，测试内容包括电除尘效率测试及改造前后节能测试，选取改造前2012年7月份10天的的测试数据，和改造后8月份10天的运行测试数据进行比较，从而计算出节电量和节能效益。
对比表1-1和表1-2可以看出，改造后较改造前净烟气烟尘平均含量略有上升，但仍然在国家环保规定的50mg/Nm3之内，满足环保要求。通过对比电除塵器节能改造前后的电量等相关数据，选取改造前后负荷较为接近的4天数据进行节能效益分析。
统计得出，2012年茂名臻能热电有限公司#6机组等效可用系数为93.6%，一年平均运行天数为365*93.6%=341.64天。
a、7月18日和8月13日的数据对比，即在日平均负荷222.97MW工况下进行节能计算
3、投资分析
本次该电厂#6炉电除尘电控系统的节能改造，对高压控制柜、低压控制柜、IPC控制台、IPC控制系统进行技术升级和改造，总造价约为42万元。经对#6炉电除尘器进行节能改造后的预期节能进行分析计算，根据上述分析计算结果，并综合改造后的其他附加损耗，下表为电除尘器在不同运行工况下，通过改造后的节电数据表：
全年的节电数据按表1-7中的数据计算可得，电除尘器经过节能改造后，每年大概的节电收入及改造投资费用的回收期，其中上网电价按照0.46元/度计算。
由表1-8中的数据计算可得，电除尘器经过改造后投资回收期只有238天，效果明显，可以迅速回收投资资金，同时提高了电除尘器对电能的利用率，大大降低电除尘器的能耗，同时减少了电除尘器的维护费用，降低了生产成本，从而提高了企业的经济收益。
四、结论
通过本次该电厂#6机组电除尘节能改造前后的测试数据对比证明，此次改造工作是可行的，改造后较之前节能约43%，厂用电率下降约0.102%，节能效果较为明显，为电厂创造了较大的经济效益。
经过此次电除尘器节能改造，为该电厂在相关领域积累了宝贵的经验，为后续的工作提供了依据。随着火电厂电除尘器节能改造技术的不断发展，技术的不断进步及产品的推陈出新，将使火电厂厂用电优化工作有更进一步的发展，能一定程度上降低电除尘器的能耗，节约电厂的经营成本，提高火电厂的经济效益，为实现可持续发展道路奠定基础。
关键词：火电；电除尘系统；节能改造
一、简介
该电厂#6机组电除尘器双室四电场BE型静电除尘器，采用阳极振打系统，设计处理烟气量为2×957500m3/h，处理烟气温度140℃，设计除尘效率≥99.6%，阴极线型式一二电场为芒刺线，三四电场为星形螺旋线。本体主要包括钢支架、底梁、灰斗、壳体、放电极、收尘极、振打装置和气流分布装置等，供电装置包括高压控制系统和低压控制系统，高压控制系统即产生高压直流电的高压电源装置，低压控制系统有阴阳极振打控制、灰斗卸输灰控制、安全联锁等功能。
该电厂#6机组电除尘器投入运行以来，该机组厂用电率长期保持高位运行，改造前月平均厂用电率达到6.71 %（含脱硫系统），改造前为了保证除尘效率，电除尘火花整定工作方式下运行，它的运行电压在火花闪络电压附近小范围波动，二次电流都比较高，属于大功率高能耗的供电控制方式，这种供电控制方式对电能的浪费率很高，不利于电除尘器的节能减耗。为了降低电除尘器的厂用电率，该电厂针对#6机组电除尘电气控制系统进行了改造，改造后采用智能型电源及控制系统，有效的降低了能耗。
二、节能改造原理
运行的电除尘器高压收尘的电耗，可以分为以下三类：
1.“有效”电能：用于电除尘器中烟气粉尘的荷电与捕集；
2. “反效”电能：被用于破坏粉尘的荷电与捕集作用，作用效果如二次扬尘、反电晕等；
3. “浪费”电能：位于于“有效”电能与“反效”电能之间，无利也无害，例如电晕放电过程中，对于粉尘的荷电与捕集无任何影响的多余电荷等。
在电除尘消耗的总电能中，“有效”电能比例很小，大部分消耗在“反效”与“浪费”电能中。为了使电除尘器在原有设备上除尘效率得到提高，而且不影响烟尘的排放浓度，并同时达到电能消耗降低的目的，就需要提高“有效”电能比例，减少“反效”与“浪费”电能。为了提高“有效”电能比例，该电厂#6机组针对电除尘电气控制系统进行了改造，改造后采用智能型电源及控制系统，该控制系统通过间歇供电、有效电晕优化、火花自动跟踪与抑制、浊度闭环控制和PCR降功率振打等方式对电尘器的运行参数及工作方式进行自动调整，使电除尘器始终工作在高效或节能的最佳运行状况下运行，并抑制火花，避免电弧放电，减少放电功耗，提高收尘效率，最终实现节能提效的目的。
该电厂#6机组采用的电除尘器智能型电源及控制系统控制原理如下，采用脉冲节能供电方式，供电管理系统自动跟踪机组负荷，调节电除尘器本体输入的运行电压，自动调整高、低能量脉冲的个数比（宽度）与幅度比（有的电除尘节能方式没有低能量脉冲，只有高能量脉冲，因此无法维持除尘效率）。该控制方式不仅可以给电除尘器本体形成较强的场强，而且有效避免电除尘器本体补充运行过程中能量消耗速度过快，根据电容与的电感储能原理设计，巧妙地提高了电除尘器运行电压而又降低运行电流。在保证除尘器出厂效果的前提下，克服了反电晕现象的影响，又把以其他形式消耗掉的无效电量节省下来，最终达到电除尘器的节能降耗。
三、节能改造前后对比分析
该电厂#6机组电除尘器节能改造项目实施完成后，经改造小组调试完成，并通过专家组验收合格后，对#6炉进行电除尘进行改造前后节能测试，选取改造前2012年7月11日至19日共10天的的测试数据，和改造后8月11日至19日的运行测试数据进行比较。
1、电除尘器改造运行参数对比
方式0：大部分电除尘器出厂默认设定的火花跟踪控制方式，具有大电流、大电压的特点，虽然运行稳定，但容易出现反电晕等现象，这种供电控制方式对电能的浪费率极高，不利于电除尘器的节能减耗。因此，这种方式不是最佳运行方式。
改造前后电除尘监控系统运行参数对比：
改造前：
改造后：
对比改造前后图1.1与图1.2的数据，可以看到运行参数的占空比有了明显的改变，运行参数也都合理正常，电除尘器高压侧电流I2较改造前下降较多，节能效果明显，整个改造调试过程中，所有设备正常运行。改造后，每个电场运行参数都可以根据负荷及电场工况智能自动改变运行占空比，通过断电振打有效的提高了电场的除尘效率，基本达到改造前提出的节能降耗的预期目的。
2、电除尘器改造前后的节能对比
通过对#6炉进行电除尘性能测试，测试内容包括电除尘效率测试及改造前后节能测试，选取改造前2012年7月份10天的的测试数据，和改造后8月份10天的运行测试数据进行比较，从而计算出节电量和节能效益。
对比表1-1和表1-2可以看出，改造后较改造前净烟气烟尘平均含量略有上升，但仍然在国家环保规定的50mg/Nm3之内，满足环保要求。通过对比电除塵器节能改造前后的电量等相关数据，选取改造前后负荷较为接近的4天数据进行节能效益分析。
统计得出，2012年茂名臻能热电有限公司#6机组等效可用系数为93.6%，一年平均运行天数为365*93.6%=341.64天。
a、7月18日和8月13日的数据对比，即在日平均负荷222.97MW工况下进行节能计算
3、投资分析
本次该电厂#6炉电除尘电控系统的节能改造，对高压控制柜、低压控制柜、IPC控制台、IPC控制系统进行技术升级和改造，总造价约为42万元。经对#6炉电除尘器进行节能改造后的预期节能进行分析计算，根据上述分析计算结果，并综合改造后的其他附加损耗，下表为电除尘器在不同运行工况下，通过改造后的节电数据表：
全年的节电数据按表1-7中的数据计算可得，电除尘器经过节能改造后，每年大概的节电收入及改造投资费用的回收期，其中上网电价按照0.46元/度计算。
由表1-8中的数据计算可得，电除尘器经过改造后投资回收期只有238天，效果明显，可以迅速回收投资资金，同时提高了电除尘器对电能的利用率，大大降低电除尘器的能耗，同时减少了电除尘器的维护费用，降低了生产成本，从而提高了企业的经济收益。
四、结论
通过本次该电厂#6机组电除尘节能改造前后的测试数据对比证明，此次改造工作是可行的，改造后较之前节能约43%，厂用电率下降约0.102%，节能效果较为明显，为电厂创造了较大的经济效益。
经过此次电除尘器节能改造，为该电厂在相关领域积累了宝贵的经验，为后续的工作提供了依据。随着火电厂电除尘器节能改造技术的不断发展，技术的不断进步及产品的推陈出新，将使火电厂厂用电优化工作有更进一步的发展，能一定程度上降低电除尘器的能耗，节约电厂的经营成本，提高火电厂的经济效益，为实现可持续发展道路奠定基础。