电除尘高频电源改造技术方案.docx
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电除尘高频电源改造技术方案
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
一、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44.8mg/Nm3,#2机组600MW负荷时电除尘器出口烟尘浓度为48.4mg/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
1
设计效率：
设计煤种
校核煤种
保证效率：
%
%
%
99.75
99.75
99.5
2
本体阻力
Pa
200
3
本体漏风率
%
2.5
4
噪声
dB
85
5
有效断面积
m2
496
6
长、高比
/
1.16
7
室数/电场数
个
2/4
8
通道数
个
2×40
9
单个电场的有效长度
m
4.5
10
电场的总有效长度
m
18
11
比集尘面积/一个供电区不工作时的比集尘面积
m2/m3/sec
83.2/74.62
12
驱进速度/一个供电区不工作时的逐进速度
cm/sec
7.2/7.29
13
烟气流速
m/sec
1.08
14
烟气停留时间
sec
16.7
15
阳极系统
阳极板型式及材质
/
C型,spcc
同极间距
mm
400
阳极板规格：
高×宽×厚
m×mm×mm
15.5×480×1.5
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）
m2
44640
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
8
16
阴极系统
阴极线型式及材质
/
前三电场整体RSB线,
第四电场螺旋线
沿气流方向阴极线间距
mm
500,250
阴极线总长度
m
11160
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
8
17
壳体设计压力
负压
正压
KPa
KPa
-5.9
5.9
18
壳体材质
/
Q235
19
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
ZZDJ2-2.0A/72KVHW
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
KVA
206
整流变压器适用的海拔高度和环境温度
m、℃
1000,-45～40
21
每台炉电气总负荷
KVA
3740
每台炉电除尘电气系统配置如下：
序号
名称
规格型号
单位
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
2.0A
2
高低压控制柜
2.0A/72kV
台
16
北京
信实德
EPMA×-Ⅲ
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
高压隔离开关柜
FT9G
台
16
宣化
宣化电瓷
6
振打操作箱
×D
只
8
北京
信实德
7
板式电加热控制柜
只
2
海盐电器
8
安全联锁箱
×LS
台
2
北京
信实德
9
测温传感器
Pt100
支
12
北京
信实德
10
程序控制系统
（1）
上位机
工控机
台
1
研华公司
（2）
彩色显示器
21”液晶
台
1
韩国
三星
（3）
打印机
A3激光
台
1
日本
惠普
（4）
UPS
1kVA
台
1
广东
山特
（5）
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
COLD
13
检修箱
×D
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%）
7.85
10.23
7.25
11.14
8.95
11.92
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%）
7.8
15.18
15.13
10.36
9.77
8.77
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。
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IGBT器件控制，所以高频电源瞬间火花封锁是由IGBT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。
我厂电源波形
高频电源波形
10
20
T
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-1KV2×150mm2，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±10mm。
2.21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/80kV
8
套
18
144
2
三相电源
2.2A/85KV
8
套
17
136
3
低压控制系统改造
DDPX
2
套
5
10
4
电除尘深度检修
1
项
40
40
5
节能软件改造
IPEC
1
套
10
10
6
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
1
2015．12.30
完成技术方案编制、审批及立项工作
郝晓杰
生技部
2
2016.1.10
完成技术规范及招标文件编制，并挂网招标
郝晓杰
经营财务部
3
2016.2.15
完成中标单位合同签订
经营财务部
4
2016.2.28
带领中标单位人员完成现场勘测及施工方案编写、审批
郝晓杰
王国良
5
2016.4.30
设备全部到货，并完成验收工作
郝晓杰
6
2016.5.15
完成电除尘高频电源改造前性能试验
郝晓杰
运行部
7
2016.5.25
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
8
2016.6.1
#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
9
2016.6.25
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）
10
2016.6.30
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
11
2016.7.5-
2016.8.15
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
12
2016.6.20
#1机组电除尘器高频电源改造开工
郝晓杰
13
2016.7.15
完成#1机组电除尘器高频电源改造后工作
郝晓杰
14
2016.7.19
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
15
2016.7.20-
2016.8.20
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
升级会员 