CFB锅炉静电除尘器降电压节能运行优化

1、概述
镇海炼化分公司公用工程部Ⅱ电站共有2台220t/h循环流化床锅炉（简称CFB），燃料为石油焦，采用干式静电除尘器＋脱硫塔水洗除尘，粉尘外排控制＜20mg/m3。每台静电除尘器配置3个电场，采用6kV供电，设计除尘效率99.40%，烟气处理量240000m3/h，运行温度150℃，电除尘器进、出口压力降≤200Pa，本体漏风率≤2%。
循环流化床锅炉
锅炉正常运行期间，静电除尘器3个电场均投入运行，2台锅炉电除尘共6个电场，单个电场运行额定功率60kW，总运行额定功率高达360kW。为积极响应国家“节能减排”要求和实施中国石化集团公司“能效倍增”计划，经过与电除尘器专业厂家技术交流，目前镇海炼化分公司公用工程部Ⅱ电站电除尘通过工艺调整优化，在不影响除尘效果的条件下，对各电场进行降电压运行，达到了节电的目的，取得了较好的经济效益。
2、静电除尘器工作原理及设备结构
2.1静电除尘器工作原理
锅炉尾部烟道出来的烟气通过电除尘器主体结构时，使烟尘带上正电荷，然后烟气进入多层阳极板的电除尘器通道，带正电荷的烟尘与阴极线的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阳极板上，通过振打机构定时敲击阳极板，一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下落至除尘器下灰斗中，通过飞灰仓泵输送至相应的飞灰库，达到清除烟气中烟尘的目的，以确保外排粉尘浓度达标排放。
2.2静电除尘器电气设备结构
电除尘器电气部分由高压直流电源（包括控制系统）和低压控制系统组成。高压直流电源部分包括高压整流变压器、自动控制柜和电抗器，能灵敏地随电场烟气条件的变化，自动调整电场电压，能根据电流反馈信号调整电场火花频率，使其工作在最佳状态，达到最佳除尘效果。
低压控制系统主要包括阴、阳极振打程序控制等。阳极系统是由阳极悬持装置、阳极板和撞击杆等组成，阳极板为收尘极。由若干块阳极板组成的阳极排平面应具有较好的刚性，保证其平面度在规定的范围内，以保证阴、阳极间距的极限偏差。阴极系统由阴极吊持、上横梁、竖梁、上中下部框架、阴极线等组成，阴极线为放电极。阴极吊持是把整个阴极系统吊挂在顶部大梁上并引入高压负极。由竖梁、上横梁、角钢等组成的平面结构的作用是固定上、中、下部框架和阴极振打轴系。上、中、下部框架是阴极线的支持体。
电除尘器的除尘效率高低与电场中的电场强度有直接关系。除尘效率与施加在电除尘器的高压静电场E2近似成正比。试验表明，输入电除尘器的平均电晕功率愈高，除尘效果就越好。实践证明，电晕功率大于最大的有效平均电晕功率输出会使火花次数增加，同时电除尘器产生高压“闪络”放电，甚至产生“拉弧”形象，这样电除尘器的正常电晕会被破坏，有效的平均电晕功率会降低，致使二次飞扬增加，除尘效率将大大降低。由此证明，电除尘的运行电压不是越高越好。有效的电晕电流仅是总电流的一小部分，在保持有效的电晕电流的基础上减少总电流，就能确保电除尘的除尘效率，使电除尘电耗大大降低，达到节能的目的。
3、电除尘节能控制技术
3.1超微火花控制
超微火花控制能检测非常微弱的火花前兆信号，实现火花控制中无冲击不关断软控制，电除尘即使在每分钟500次的高火花频率下使用超微火花控制也能使电场的运行十分平稳，保持稳定的电压电流输出特性，可较大幅度提高平均电压和平均电流，从而稳定地提高除尘效率。
3.2瞬态与稳态波形检测技术
该项技术对电除尘的二次电压、二次电流进行连续检测，可以将电压、电流的波形分为两种类型，第一种是重复性的连续波形，第二种是瞬间变化的不重复波形。这些不断刷新的信息可以由瞬态与稳态波形检测技术通过网络共享，然后通过观察实时波形，调整特性参数，直到获得最佳运行电压、电流为止。
3.3快速测试电场动态伏安曲线族技术
电除尘器的二次电压是脉动直流电压，电压的峰值、谷值、平均值是特性参数。快速测试电场动态伏安曲线族技术可在几秒种内完成，包括电压峰值、谷值、平均值3组曲线测试；动态曲线族与静态相比，更能真实反映电场内部工况情况。
4、电除尘器降电压运行
4.1电除尘降电压运行试验
试验步骤一：为避免锅炉电除尘器降电压运行期间环保外排粉尘数据超标，特安排2台锅炉单个电场分别降电压运行试验，以验证电除尘降电压运行的可行性。单个电场的降压速度按10kV/次，每次调整完成后，运行半小时，确认粉尘外排数据稳定后再进行下步操作。1#、2#炉电除尘器降电压运行数据见表1、2。
由表1可以看出，1#炉电除尘3个电场分别降电压运行过程中，二次电压从50kV下调至30kV，电除尘器出口粉尘浓度从19.43mg/m3上升至21.89mg/m3，脱硫塔粉尘数据由2.76mg/m3上升至3.87mg/m3。
由表2可以看出，2#炉电除尘3个电场分别降电压运行过程中，二次电压从50kV下调至30kV，电除尘器出口粉尘浓度从25.01mg/m3上升至26.15mg/m3，脱硫塔粉尘数据由7.40mg/m3上升至8.85mg/m3。
试验步骤二：2台锅炉电除尘分别实施降电压运行，3个电场同时下调电压控制值，每次降电压幅度按5kV控制，稳定运行半小时后再进行下一个步骤，为确保降电压运行试验期间脱硫塔外排粉尘数据达标，安排专人监控粉尘实时数据，出现异常及时停止试验，表3、4为降电压运行试验数据。
从表3、4可以看出，1#炉电除尘器3个电场二次电压分别从50kV降至30kV，1#炉电除尘出口粉尘从21.12mg/m3上升至21.93mg/m3，脱硫塔出口粉尘由2.61mg/m3上升至3.89mg/m3；2#炉电除尘器3个电场二次电压分别从50kV降至30kV，1#炉电除尘出口粉尘从25.80mg/m3上升至26.20mg/m3，脱硫塔出口粉尘由8.50mg/m3上升至8.95mg/m3。
从2次试验的电除尘降电压运行来看，两炉电除尘器从50kV降至30kV，两炉电除尘器出口粉尘数据、脱硫塔外排粉尘数据上升不明显，外排粉尘数据运行比较稳定，均在合格范围内，降电压运行试验取得较好效果。
4.2进一步验证降压节能实施效果
2015年1月，镇海炼化公用工程部邀请电除尘厂家共同监测二电站CFB锅炉电除尘6个电场降压运行工况。测试结果显示，1#炉电除尘有功功率由原来的121.64kW下降至45.47kW，2#炉电除尘有功功率从143.73kW下降至30.69kW，而且2台CFB锅炉烟气粉尘排放完全符合国家环保要求。Ⅱ电站2台锅炉电除尘正式进入降压运行模式，6个电场的二次电压从50kW降至30kW。
5、结论 经过一年多的降电压运行，镇海炼化Ⅱ电站2台CFB锅炉电除尘器降电压运行累计节电187.1万kW˙h，直接经济效益99.2万元。电除尘器采用降电压运行不但节省了电除尘器节能改造费用90万元，而且降低了装置能耗，实现了“能效倍增”的目标，经验可供其它企业参考。更多环保新闻，请关注
（）。