新能能源有限公司熱電站裝置1爐電除塵節能改造可行性報告北京電子科技有限公司2010年12月1日目錄1前言32編制依據及技術標準43電廠概況431電廠規模432機組狀況44項目簡介441項目名稱442改造理由543建設規模與產品方案544改造的必要性55生產工藝和設備選型651技術方案652主要設備1153工程方案126經濟效益預測1361經濟評估1362投資回收期137結論138主要業績14附件115公司簡介北京航天益來電子科技有限公司隸屬于為共和國國防事業鑄造“兩彈一星”歷史豐碑的中國航天科工集團，始創于1985年。公司是由航天科技控股集團股份有限公司（深市000901）控股，中國航天科工集團第二研究院、中國航天科工集團四部參股及全體員工入股興辦的大型國有高新技術企業。公司秉承航天系統“科學、嚴謹、求實”的一貫作風，自1996年涉足環保領域以來，始終致力于環境自動監控設備，監控網絡、環境信息監控、應急指揮、環境輔助決策支持系統、節能產品的研制開發及服務，經過十五年的發展，具備了建立區域環境治理的綜合能力。可為主管部門在污染源監控、環境執法、總量減排、區域環評、決策、節能、規劃等方面提供科學的技術支持。并推動了國家環保相關領域技術標準、法律法規的建立與完善，為國家節能環保產業做出了杰出的貢獻。1前言電除塵器是機電一體化設備，由機械本體設備和電氣設備兩部分構成。目前，電除塵器已經成為火力發電廠第一大輔機和重要的環保設備，其工作狀況的好壞，對機組的穩定運行和經濟性有著重要影響。電除塵器的收塵機是在陰陽極間建立高壓靜電場，通過氣體電離及粉塵荷電達到收塵目的，因而電除塵器在運行過程中將消耗大量的電能。據不完全統計，目前電除塵器的收塵耗電量約占整臺機組發電容量的0306之間，降低電除塵器的收塵電耗，對于提高電除塵器的運行經濟性，提高經濟效益，具有十分重要的意義。火力發電廠在競爭日益激烈的市場經濟條件下，不僅要考慮產出，也要考慮投入，以盡量少的資源投入和環境代價實現盡可能大的產出，切實做到節約發展、清潔發展、安全發展、可持續發展，故對電除塵電氣控制系統進行節能技術改造顯得極其重要。2編制依據及技術標準（1）中華人民共和國環境保護法（1989年12月26日起實施）；（2）中華人民共和國大氣污染防治法（修訂版，2000年9月1日起實施）；（3）中華人民共和國環境噪聲污染防治法（1997年3月1日起實施）；（4）中華人民共和國環境影響評價法（2003年9月1日起施行）；（5）國務院（1998）253號令建設項目環境保護管理條例；（6）設計圖紙和廠家技術資料；（7）電氣裝置安裝工程母線裝置施工及驗收規范GBJ5014990；（8）電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范GB5016892；（9）電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路接線施工及驗收規范GB5017192；（10）電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗收規范GB5014790；（11）電氣裝置安裝工程接地施工及驗收規范GB5016992；（12）電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準GBJ5015091。3電廠概況31電廠規模新能能源有限公司公用工程配套熱電站三臺160T/H鍋爐、一臺25MW抽凝汽式發電機組32機組狀況本工程鍋爐采用無錫鍋爐股份有限公司生產的160T/H高溫高壓循環硫床鍋爐。型號UG160/98M3額定蒸發量160T/H過熱蒸汽壓力981MPA過熱蒸汽溫度540計算熱效率9064排煙溫度138給水溫度215燃料煙煤本鍋爐配套單室四電場電除塵器4項目簡介41項目名稱新能能源有限公司熱電站裝置1爐電除塵節能改造。42改造理由根據國務院關于進一步加大工作力度確保實現“十一五”節能減排目標的通知國發（2010）12號文件“實現“十一五”單位國內生產總值能耗降低百分之20左右，化學需氧量排放總量下降百分之966，二氧化硫排放總量下降百分之1314；推動重點領域節能減排。加強電力、鋼鐵、有色、石油石化、化工、建材等重點行業節能減排管理，加大用先進適用技術改造傳統產業的力度，大力推廣節能技術產品”的要求，通過對廠內高壓靜電除塵器的技術改造，來提高設備的除塵效率，降低設備的運行電耗，從而實現節能減排，為企業取得良好的經濟效益和社會效益。新能能源有限公司熱電站裝置1爐電除塵器由于投運時間較早，高低壓柜未采用新的節能控制技術，造成電除塵器能耗較高，有必要進行節能技術改造。目前電除塵節能供電方式，國內各大小電廠中均已投入實際運行。為了擴大企業生產能力，對現有設備進行改造，提高技術裝備水平,合理開發利用資源，增加社會財富，實現可持續發展的需要,對電廠發展規劃、產品發展前景和項目實施后有重要的意義。43建設規模與產品方案新能能源有限公司熱電站裝置1爐電除塵電氣控制系統為浙江阿爾斯通環保科技有限公司配置的4臺高壓控制柜，擬改造為北京航天益來電子科技有限公司提供的DKZ2電除塵器電源調整器共4臺；將電除塵器處于節能供電方式下，根據現場運行工況和條件為脈沖參數調節依據基礎上，結合理論分析，確定最佳的工作參數，使電除塵器運行在最大節能工況下。44改造的必要性火力發電廠在競爭日益激烈的市場經濟條件下，不僅要考慮產出，也要考慮投入，以盡量少的資源投入和環境代價實現盡可能大的產出，切實做到節約發展、清潔發展、安全發展、可持續發展，故對1爐電除塵電氣控制系統進行節能技術改造顯得極其重要，新控制系統既能提高電除塵器的自動化程度及整體運行和管理水平，最終達到電除塵器的節能提效目的。通過技術改造，降低電除塵器工作耗電量，實現電除塵器的節能運行，同時也能提高除塵器電控裝置運行的穩定性及可靠性。節能供電方式能有效克服該機組電除塵器運行中存在的反電暈工況，并且能大幅度降低電除塵器的收塵電耗。目前，1爐電除塵器額定總電功率為496KVA，在常規工作方式下135T運行、整流變壓器二次功率1爐電除塵器總電功率為105694KW其中有1一電場高壓控制柜非正常，按改造后總電功率降低50計算,以該機組年投運7500小時，電價047元/度計算，1爐每年可節約廠用電3963375度，創造經濟效益1863萬元。從以上數據可以看出，如對電除塵器原有電控設備進行改造或更新，將具有較大的經濟效益和環保意義，因此該改造項目無論是直接效益還是間接效益都是十分可觀的。5生產工藝和設備選型51技術方案為促進“十一五”節能減排目標的實現，經過全面調研及仔細論證，采用北京航天益來電子科技有限公司的節能控制技術可大幅度降低電除塵器的耗電率，可以產生可觀的經濟效益與社會效益。常規設計電除塵器運行過程中，往往采用較高的運行電壓，即提高放電極與收塵極之間的場強，使得煙氣中的粉塵快速荷電，以達到提高除塵效率的目的。然而，電除塵器是一個等效電容體，硅整流變壓器是一個電感元件，當運行電壓提高到一定幅度時，運行電流將非線性地迅速增加，電流的大幅度增加，抑制了運行電壓的提高。此時，不僅極易出現反電暈現象，影響除塵效率，而且大量自由電子來不及使粉塵荷電，而直接到達收塵極以光能與熱能的形式被消耗掉。為此，節能型電除塵器電源及控制系統，其獨有的脈沖節能供電功能，由供電管理系統根據工況的變化，對送入電除塵器本體內的運行電壓，自動進行高、低能量脈沖的幅度比與高、低能量脈沖的個數比（寬度）閉環調整（現有的電除塵節能方式僅有高能量脈沖，而沒有低能量脈沖，故無法維持除塵效率）。既為電除塵器本體提供較高的場強，又為電除塵器本體補充運行過程中消耗掉的能量，充分利用電感與電容的儲能特性，最大限度地提高運行電壓、降低運行電流。在維持或略有提升除塵效率的前提下，既避免了反電暈現象的出現，又可將以熱能與光能的形式消耗掉的電能節省下來，從而實現節能效果。高壓控制利用可控硅調壓，以電除塵器出口粉塵排放濃度數據為反饋控制依據，對電除塵器的運行參數及工作方式進行自動調整，使電除塵器始終工作在高效或節能的最佳運行狀況下，對電場內部的一次電壓、一次電流、二次電壓、二次電流進行控制，低壓控制保留原低壓控制不變。高壓控制器可以根據振打信號，實現降壓振打功能，避免振打運行過程中造成的二次揚塵現象，在一定程度上可以提高除塵效率，降低出口排放。511DKZ2電源調整器特點DKZ2型電除塵器電源調整器,該裝置為穩定性好、高智能的微機型控制器,該產品是在博覽眾家之常的基礎之上，結合幾十年來在電力系統保護方面的特長，針對國內電除塵行業的特點推陳出新的新一代產品，與同行業產品相比具有如下獨到的特點（1）新穎的火花識別原理在電力儀表測量技術的基礎上，參照變壓器匝間保護的動作原理，結合電除塵器本體內部二次電流、二次電壓在出現火花閃絡前后的變化規律，以單片機軟件判別為主，D/A轉換器硬件比較為輔，對火花進行準確識別。并根據火花能量的強弱，進行最佳控制，達到電流、電壓下降幅度小，回升過程快，不封鎖可控硅，而獲得最大的有效電暈功率之目的。（2）高壓供電采用多CPU控制及雙口RAM資源共享技術測量單片機應用頻率跟蹤技術，專門對高壓部件的一次信號、二次信號進行實時采樣、分析、處理及控制，始終按照給定參量進行最佳運行；管理單片機一方面對硅整流變壓器的油溫、油位、瓦斯等狀態量進行監測，另一方面進行鍵盤、顯示管理；通信單片機將運行參量通過帶隔離的RS485接口送上位機，或接受供電管理系統的控制與管理。（3）操作使用方便高壓控制在面板上進行監視和操作。具有開機、停機、參數顯示、參數設定、多種高壓供電方式；15位LED和12只發光二極管組成的顯示窗口，可顯示數字量參數24種，故障信息16種；工作參數設定具有記憶功能，斷電后再啟動，如不需要改，運行參數則不必重新設定；故障信息具有儲存功能。通過面板按鍵操作，可隨時觀察歷史故障信息，便于了解各個設備的工作特性。（4）產品的高標準電磁兼容性隨著科學技術的發展，大量技術含量高、內部結構復雜的電工、電子產品得到廣泛應用，電磁環境在對人類產生直接影響的同時，也對電工、電子產品的安全和可靠性產生嚴重影響和危害。自1996年1月1日起，歐盟開始強制執行89/336/EEC指令，指令規定所有電子電器產品必須符合EMC要求，才能在歐洲市場銷售。由此足見電子產品電磁兼容的重要性。對于應用于對可靠性要求極高的電力系統的電子產品，產品的電磁兼容性則更是重中之重。因此，我們在產品在設計過程中對電磁兼容性給予了前所未有的重視。不在局限于某些部分滿足某些抗干擾標準，而是從裝置的電氣及工藝結構等各個環節進行電磁兼容設計。裝置通過了國家級電磁兼容實驗室瞬變干擾等多個項目的試驗，全部試驗結果證明其電磁兼容性能指標大大高于國家標準，從而為裝置的可靠運行提供了有力的保障。5節能供電方式,最大限度的降低能耗粉塵的比電阻是粉塵的重要物理特性，對電除塵的除塵性能起著舉足輕重的影響。經理論研究發現，燃煤中的硫、氮等元素的含量增多以及煙氣中水蒸汽含量的提高，將會使粉塵的比電阻下降，有利于電除塵器的正常工作。目前，由于國家逐步加強了對電力行業二氧化硫排放量超標的經濟處罰力度，許多電廠在尚無能力新上脫硫裝置的情況下，紛紛采用燃燒低硫煤等方法來減少二氧化硫的排放量，提高經濟效益。然而，這樣做卻帶來了新的問題，由于燃煤中硫元素含量的降低，導致粉塵比電阻升高，當高于電除塵器的設計值時，將出現一種耗電量增加，除塵效率下降的特殊工作狀態我們將其稱之為“臨界反電暈”狀態。電除塵運行于這種狀態時，由于能耗極大，導致設備發熱，同時除塵效率也明顯降低，不能達到環保要求。在經過深入理論分析的基礎上，我們研制開發出了一種嶄新的“簡易脈沖供電”供電機理，經過現場試驗證明，這種供電機理能較有效地克服電除塵器出現的“臨界反電暈”工作狀態，使得電除塵器在處理高比電阻粉塵時，始終處于良好的工作狀態。DKZ2裝置具備簡易脈沖供電方式,在常規供電方式下,由于現場缺乏監測手段,使得除塵器無法工作在最佳狀態下,因而造成電能的浪費。通過具體的功能實踐,在簡易脈沖供電方式下,具有閉環控制功能的上位機系統,通過調整簡易脈沖供電方式的幅度比和占空比,在保證除塵效率的前提下,將降低能耗30以上。一般情況下煙氣比電阻值在1041011/CM當比電阻大于1012/CM時常規供電方式下難以使粉塵荷電，要想使粉塵荷電必須提升峰值電壓（即增加場強，本體相當于C、變壓器相當于L在增加阻尼電阻的情況下可以防止產生諧振），但是提高荷電能力的同時，隨之電流增加，電流增加造成浪費。提高峰值可以通過增加導通角實現，隨之L、C儲能，緊接著導通角下降，靠L、C維持峰值，L、C的損耗靠DKZ2智能監控器所發的低脈沖維持，低脈沖的數量（占空比）及幅度（幅度比）隨煤質、灰樣、工況（通過濁度儀或粉塵儀采集后反饋到供電管理系統）而決定。同樣原理克服反電暈也要提高峰值，提高峰值必然要使導通角上升，緊接著電流上升，必然產生拐點（即電壓上升一點，電流迅速上升很多）通過DKZ2智能監控器所發出的高、低脈沖恰好可以避免出現拐點。6降壓振打方式解決節能提高效率A正常情況下電場處于動態平衡狀態，當振打時引起的細微晃動，破壞了動態平衡點，出現閃烙，導通角隨之下降35個半波才能恢復平衡，因此振打引起的“揚塵”的捕捉受到影響。降壓指將動態平衡點下浮，在振打時不足以引起閃烙“揚塵”得到迅速荷電、捕捉。B電場內電子E是恒定的，電場力是恒定的。一般情況下煙氣中含有10左右的水粉，這就意味著粉塵具有粘性，降壓將減少電場力便于清灰。（7）導通角設置功能，延長設備使用壽命目前流行的靜電除塵器運行大多采用高電壓、大電流的工作方式，或采用高電壓、低電流的工作方式，而我們的設備則根據本體及硅整流變壓器與本體的匹配情況，合理的調整硅整流變壓器的導通角的工作上限，盡可能的保持二次電流波型的豐滿，這樣一來，即保證了最大電暈功率的輸出，又避免了高次諧波對設備的損傷和能源的浪費，有利于延長設備的使用壽命。I2U2伏安特性曲線拐點正常正常512本次技術節能改造采用脈沖供電方式，以不改變原系統和設備運行參數為目標，所改造的范圍僅限于對高壓控制柜的控制部分，以電氣設備改造為主。通過更換控制裝置實現，工程量小，能夠在不停爐條件下通過停單個電場逐一改造施工。52主要設備521主要設備選型及主要設備來源1爐電除塵控制部分主要設備選自北京航天益來電子科技有限公司提供的DKZ2電除塵器電源調整器。522主要設備和材料清單明細表主要材料名稱規格型號數量單位單價（萬元）金額（萬元）高壓調整器DKZ24臺供電管理系統DCC20001套信號適配箱1個其他輔助設備電纜等16套合計53工程方案本次節能技術改造在原有設備及計量裝置不進行變更，以及電除塵本體、變壓器、電源進線柜、低壓控制柜、母排不動的情況下，選用北京航天益來電子科技有限公司提供的DKZ2電除塵器電源調整器及智能軟件控制系統。北京航天益來電子科技有限公司承諾該技改在保證現有除塵效率不降低的前提下，使電廠每臺爐的電除塵器在改造后節電效率不低于50。531主要初步方案可以在電廠任何期間施工，設備到貨后廠家負責到現場安裝指導，電廠相關部門配合，電氣專業實行監督和驗收工作。方案如下（1）對所有拆除電纜及二次接線頭做好記號，線頭包好。（2）在原有的高壓控制柜上開孔，用以安裝新的電源調整器。（3）二次電纜安裝引入盤、柜的電纜應排列整齊，編號清晰，避免交叉，并應固定牢固，不得使所接的端子排受到機械應力。按垂直或水平有規律地配置，不得任意歪斜交叉連接。備用芯長度應留有適當余量。強、弱電回路不應使用同一根電纜，并應分別成束分開排列。配線應整齊、清晰、美觀，導線絕緣應良好，無損傷。電纜應捆綁成束，分列時可采用單層、多層、扇形、垂直等方法。校線后要套上線號，連接在每個端子板上。并應嚴格控制端子板上的接線數量，每側一般一端子壓一根線，最多不超過兩根。（4）按圖接線（5）查線（6）帶電調試（7）交