新能能源有限公司熱電站裝置電除塵節(jié)能改造可行性研究報告書

新能能源有限公司熱電站裝置#1爐電除塵節(jié)能改造 可行性報告 北京*****電子科技有限公司2010目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1． 前言 32． 編制依據(jù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 43． 電廠概況 43.1電廠規(guī)模 43.2機(jī)組狀況 44．項目簡介 44.1項目名稱 44.2改造理由 54.3建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案 54.4改造的必要性 55．生產(chǎn)工藝和設(shè)備選型 65.1技術(shù)方案 65.2主要設(shè)備 115.3工程方案 126.經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測 136.1經(jīng)濟(jì)評估 136.2投資回收期 137.結(jié)論 138.主要業(yè)績 14附件1 15-PAGE16-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(yè)鑄造“兩彈一星”歷史豐碑的中國航天科工集團(tuán)，始創(chuàng)于1985年。公司是由航天科技控股集團(tuán)股份有限公司（深市000901）控股，中國航天科工集團(tuán)第二研究院、中國航天科工集團(tuán)四部參股及全體員工入股興辦的大型國有高新技術(shù)企業(yè)。公司秉承航天系統(tǒng)“科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)”的一貫作風(fēng)，自1996年涉足環(huán)保領(lǐng)域以來，始終致力于環(huán)境自動監(jiān)控設(shè)備，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、環(huán)境信息監(jiān)控、應(yīng)急指揮、環(huán)境輔助決策支持系統(tǒng)、節(jié)能產(chǎn)品的研制開發(fā)及服務(wù)，經(jīng)過十五年的發(fā)展，具備了建立區(qū)域環(huán)境治理的綜合能力?？蔀橹鞴懿块T在污染源監(jiān)控、環(huán)境執(zhí)法、總量減排、區(qū)域環(huán)評、決策、節(jié)能、規(guī)劃等方面提供科學(xué)的技術(shù)支持。并推動了國家環(huán)保相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)的建立與完善，為國家節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)做出了杰出的貢獻(xiàn)。1．前言電除塵器是機(jī)電一體化設(shè)備，由機(jī)械本體設(shè)備和電氣設(shè)備兩部分構(gòu)成。目前，電除塵器已經(jīng)成為火力發(fā)電廠第一大輔機(jī)和重要的環(huán)保設(shè)備，其工作狀況的好壞，對機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性有著重要影響。電除塵器的收塵機(jī)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(dá)到收塵目的，因而電除塵器在運(yùn)行過程中將消耗大量的電能。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前電除塵器的收塵耗電量約占整臺機(jī)組發(fā)電容量的0.3～0.6%之間，降低電除塵器的收塵電耗，對于提高電除塵器的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，提高經(jīng)濟(jì)效益，具有十分重要的意義。火力發(fā)電廠在競爭日益激烈的市場經(jīng)濟(jì)條件下，不僅要考慮產(chǎn)出，也要考慮投入，以盡量少的資源投入和環(huán)境代價實(shí)現(xiàn)盡可能大的產(chǎn)出，切實(shí)做到節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展，故對電除塵電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造顯得極其重要。編制依據(jù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》（1989年（2）《中華人民共和國大氣污染防治法》（修訂版，2000年（3）《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》（1997年（4）《中華人民共和國環(huán)境影響評價法》（2003年（5）國務(wù)院（1998）253號令《建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)管理條例》；（6）設(shè)計圖紙和廠家技術(shù)資料；（7）《電氣裝置安裝工程母線裝置施工及驗收規(guī)范》GBJ50149-90；（8）《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》GB50168-92；（9）《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路接線施工及驗收規(guī)范》GB50171-92；（10）《電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗收規(guī)范》GB50147-90；（11）《電氣裝置安裝工程接地施工及驗收規(guī)范》GB50169-92；《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》GBJ50150-91。3.電廠概況3.1電廠規(guī)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(fā)電機(jī)組3.2機(jī)組狀況本工程鍋爐采用無錫鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的160t/h高溫高壓循環(huán)硫床鍋爐。型號：UG-160/9.8-M3額定蒸發(fā)量：160t/h過熱蒸汽壓力：9.81MPa過熱蒸汽溫度：540計算熱效率：≥90.64%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4.1項目名稱新能能源有限公司熱電站裝置#1爐電除塵節(jié)能改造。4.2改造理由根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加大工作力度確保實(shí)現(xiàn)“十一五”節(jié)能減排目標(biāo)的通知》國發(fā)（2010）12號文件“實(shí)現(xiàn)“十一五”單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低百分之20左右，化學(xué)需氧量排放總量下降百分之9.66，二氧化硫排放總量下降百分之13.14；推動重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能減排。加強(qiáng)電力、鋼鐵、有色、石油石化、化工、建材等重點(diǎn)行業(yè)節(jié)能減排管理，加大用先進(jìn)適用技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的力度，大力推廣節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品”的要求，通過對廠內(nèi)高壓靜電除塵器的技術(shù)改造，來提高設(shè)備的除塵效率，降低設(shè)備的運(yùn)行電耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，為企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)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(yùn)時間較早，高低壓柜未采用新的節(jié)能控制技術(shù)，造成電除塵器能耗較高，有必要進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。目前電除塵節(jié)能供電方式，國內(nèi)各大小電廠中均已投入實(shí)際運(yùn)行。為了擴(kuò)大企業(yè)生產(chǎn)能力，對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，提高技術(shù)裝備水平,合理開發(fā)利用資源，增加社會財富，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要,對電廠發(fā)展規(guī)劃、產(chǎn)品發(fā)展前景和項目實(shí)施后有重要的意義。4.3建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)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(tǒng)為浙江阿爾斯通環(huán)?？萍加邢薰九渲玫?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DKZ-2電除塵器電源調(diào)整器共4臺；將電除塵器處于節(jié)能供電方式下，根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行工況和條件為脈沖參數(shù)調(diào)節(jié)依據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合理論分析，確定最佳的工作參數(shù)，使電除塵器運(yùn)行在最大節(jié)能工況下。4.4改造的必要性火力發(fā)電廠在競爭日益激烈的市場經(jīng)濟(jì)條件下，不僅要考慮產(chǎn)出，也要考慮投入，以盡量少的資源投入和環(huán)境代價實(shí)現(xiàn)盡可能大的產(chǎn)出，切實(shí)做到節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展，故對#1爐電除塵電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造顯得極其重要，新控制系統(tǒng)既能提高電除塵器的自動化程度及整體運(yùn)行和管理水平，最終達(dá)到電除塵器的節(jié)能提效目的。通過技術(shù)改造，降低電除塵器工作耗電量，實(shí)現(xiàn)電除塵器的節(jié)能運(yùn)行，同時也能提高除塵器電控裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性及可靠性。節(jié)能供電方式能有效克服該機(jī)組電除塵器運(yùn)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(guī)工作方式下(135T運(yùn)行、整流變壓器二次功率)#1爐電除塵器總電功率為105.694KW(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(jī)組年投運(yùn)7500小時，電價0.47元/度計算，#1爐每年可節(jié)約廠用電396337.5度，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益18.63萬元。從以上數(shù)據(jù)可以看出，如對電除塵器原有電控設(shè)備進(jìn)行改造或更新，將具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)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(chǎn)工藝和設(shè)備選型5.1技術(shù)方案為促進(jìn)“十一五”節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過全面調(diào)研及仔細(xì)論證，采用北京航天益來電子科技有限公司的節(jié)能控制技術(shù)可大幅度降低電除塵器的耗電率，可以產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。常規(guī)設(shè)計電除塵器運(yùn)行過程中，往往采用較高的運(yùn)行電壓，即提高放電極與收塵極之間的場強(qiáng)，使得煙氣中的粉塵快速荷電，以達(dá)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(dāng)運(yùn)行電壓提高到一定幅度時，運(yùn)行電流將非線性地迅速增加，電流的大幅度增加，抑制了運(yùn)行電壓的提高。此時，不僅極易出現(xiàn)反電暈現(xiàn)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(dá)收塵極以光能與熱能的形式被消耗掉。為此，節(jié)能型電除塵器電源及控制系統(tǒng)，其獨(dú)有的脈沖節(jié)能供電功能，由供電管理系統(tǒng)根據(jù)工況的變化，對送入電除塵器本體內(nèi)的運(yùn)行電壓，自動進(jìn)行高、低能量脈沖的幅度比與高、低能量脈沖的個數(shù)比（寬度）閉環(huán)調(diào)整（現(xiàn)有的電除塵節(jié)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(qiáng)，又為電除塵器本體補(bǔ)充運(yùn)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(yùn)行電壓、降低運(yùn)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(xiàn)象的出現(xiàn)，又可將以熱能與光能的形式消耗掉的電能節(jié)省下來，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。高壓控制利用可控硅調(diào)壓，以電除塵器出口粉塵排放濃度數(shù)據(jù)為反饋控制依據(jù)，對電除塵器的運(yùn)行參數(shù)及工作方式進(jìn)行自動調(diào)整，使電除塵器始終工作在高效或節(jié)能的最佳運(yùn)行狀況下，對電場內(nèi)部的一次電壓、一次電流、二次電壓、二次電流進(jìn)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(jù)振打信號，實(shí)現(xiàn)降壓振打功能，避免振打運(yùn)行過程中造成的二次揚(yáng)塵現(xiàn)象，在一定程度上可以提高除塵效率，降低出口排放。5.1.1DKZ-2型電除塵器電源調(diào)整器,,該裝置為穩(wěn)定性好、高智能的微機(jī)型控制器,該產(chǎn)品是在博覽眾家之常的基礎(chǔ)之上，結(jié)合幾十年來在電力系統(tǒng)保護(hù)方面的特長，針對國內(nèi)電除塵行業(yè)的特點(diǎn)推陳出新的新一代產(chǎn)品，與同行業(yè)產(chǎn)品相比具有如下獨(dú)到的特點(diǎn)：（1）新穎的火花識別原理在電力儀表測量技術(shù)的基礎(chǔ)上，參照變壓器匝間保護(hù)的動作原理，結(jié)合電除塵器本體內(nèi)部二次電流、二次電壓在出現(xiàn)火花閃絡(luò)前后的變化規(guī)律，以單片機(jī)軟件判別為主，D/A轉(zhuǎn)換器硬件比較為輔，對火花進(jìn)行準(zhǔn)確識別。并根據(jù)火花能量的強(qiáng)弱，進(jìn)行最佳控制，達(dá)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(shù)測量單片機(jī)應(yīng)用頻率跟蹤技術(shù)，專門對高壓部件的一次信號、二次信號進(jìn)行實(shí)時采樣、分析、處理及控制，始終按照給定參量進(jìn)行最佳運(yùn)行；管理單片機(jī)一方面對硅整流變壓器的油溫、油位、瓦斯等狀態(tài)量進(jìn)行監(jiān)測，另一方面進(jìn)行鍵盤、顯示管理；通信單片機(jī)將運(yùn)行參量通過帶隔離的RS-485接口送上位機(jī)，或接受供電管理系統(tǒng)的控制與管理。（3）操作使用方便高壓控制在面板上進(jìn)行監(jiān)視和操作。具有開機(jī)、停機(jī)、參數(shù)顯示、參數(shù)設(shè)定、多種高壓供電方式；15位LED和12只發(fā)光二極管組成的顯示窗口，可顯示數(shù)字量參數(shù)24種，故障信息16種；工作參數(shù)設(shè)定具有記憶功能，斷電后再啟動，如不需要改，運(yùn)行參數(shù)則不必重新設(shè)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(shè)備的工作特性。（4）產(chǎn)品的高標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容性隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量技術(shù)含量高、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電工、電子產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用，電磁環(huán)境在對人類產(chǎn)生直接影響的同時，也對電工、電子產(chǎn)品的安全和可靠性產(chǎn)生嚴(yán)重影響和危害。自1996年1月1日起，歐盟開始強(qiáng)制執(zhí)行89/336/EEC指令，指令規(guī)定所有電子電器產(chǎn)品必須符合EMC要求，才能在歐洲市場銷售。由此足見電子產(chǎn)品電磁兼容的重要性。對于應(yīng)用于對可靠性要求極高的電力系統(tǒng)的電子產(chǎn)品，產(chǎn)品的電磁兼容性則更是重中之重。因此，我們在產(chǎn)品在設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，而是從裝置的電氣及工藝結(jié)構(gòu)等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計。裝置通過了國家級電磁兼容實(shí)驗室瞬變干擾等多個項目的試驗，全部試驗結(jié)果證明其電磁兼容性能指標(biāo)大大高于國家標(biāo)準(zhǔn)，從而為裝置的可靠運(yùn)行提供了有力的保障。(5)節(jié)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(jīng)理論研究發(fā)現(xiàn)，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(qiáng)了對電力行業(yè)二氧化硫排放量超標(biāo)的經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)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(dǎo)致粉塵比電阻升高，當(dāng)高于電除塵器的設(shè)計值時，將出現(xiàn)一種耗電量增加，除塵效率下降的特殊工作狀態(tài)——我們將其稱之為“臨界反電暈”狀態(tài)。電除塵運(yùn)行于這種狀態(tài)時，由于能耗極大，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，同時除塵效率也明顯降低，不能達(dá)到環(huán)保要求。在經(jīng)過深入理論分析的基礎(chǔ)上，我們研制開發(fā)出了一種嶄新的“簡易脈沖供電”供電機(jī)理，經(jīng)過現(xiàn)場試驗證明，這種供電機(jī)理能較有效地克服電除塵器出現(xiàn)的“臨界反電暈”工作狀態(tài)，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(tài)。DKZ-2裝置具備簡易脈沖供電方式,在常規(guī)供電方式下,由于現(xiàn)場缺乏監(jiān)測手段,使得除塵器無法工作在最佳狀態(tài)下,因而造成電能的浪費(fèi)。通過具體的功能實(shí)踐,在簡易脈沖供電方式下,具有閉環(huán)控制功能的上位機(jī)系統(tǒng),通過調(diào)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104～1011Ω/cm當(dāng)比電阻大于1012Ω/cm時常規(guī)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(qiáng)，本體相當(dāng)于C、變壓器相當(dāng)于L在增加阻尼電阻的情況下可以防止產(chǎn)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(fèi)。提高峰值可以通過增加導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)，隨之L、C儲能，緊接著導(dǎo)通角下降，靠L、C維持峰值，L、C的損耗靠DKZ-2智能監(jiān)控器所發(fā)的低脈沖維持，低脈沖的數(shù)量（占空比）及幅度（幅度比）隨煤質(zhì)、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(tǒng)）而決定。正常拐點(diǎn)I2同樣原理克服反電暈也要提高峰值，正常拐點(diǎn)I2正常提高峰值必然要使導(dǎo)通角上升，緊接著正常電流上升，必然產(chǎn)生拐點(diǎn)（即電壓上升一點(diǎn)，電流迅速上升很多）通過DKZ-2智能U2伏安特性曲線監(jiān)控器所發(fā)出的高、低脈沖恰好可以避免U2伏安特性曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)。(6)降壓振打方式解決節(jié)能提高效率a正常情況下電場處于動態(tài)平衡狀態(tài)，當(dāng)振打時引起的細(xì)微晃動，破壞了動態(tài)平衡點(diǎn)，出現(xiàn)閃烙，導(dǎo)通角隨之下降3～5個半波才能恢復(fù)平衡，因此振打引起的“揚(yáng)塵”的捕捉受到影響。降壓指將動態(tài)平衡點(diǎn)下浮，在振打時不足以引起閃烙“揚(yáng)塵”得到迅速荷電、捕捉。B電場內(nèi)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(dǎo)通角設(shè)置功能，延長設(shè)備使用壽命目前流行的靜電除塵器運(yùn)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(shè)備則根據(jù)本體及硅整流變壓器與本體的匹配情況，合理的調(diào)整硅整流變壓器的導(dǎo)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(shè)備的損傷和能源的浪費(fèi)，有利于延長設(shè)備的使用壽命。5.1.25.2主要設(shè)備5.2.1主要設(shè)備選型及主要設(shè)備來源：#1爐電除塵控制部分主要設(shè)備選自北京航天益來電子科技有限公司提供的DKZ-2電除塵器電源調(diào)整器。5.2.2主要設(shè)備和材料清單明細(xì)表：主要材料名稱規(guī)格型號數(shù)量單位單價（萬元）金額（萬元）高壓調(diào)整器DKZ-24臺供電管理系統(tǒng)DCC20001套信號適配箱1個其他輔助設(shè)備電纜等16套合計5.3工程方案本次節(jié)能技術(shù)改造在原有設(shè)備及計量裝置不進(jìn)行變更，以及電除塵本體、變壓器、電源進(jìn)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DKZ-2電除塵器電源調(diào)整器及智能軟件控制系統(tǒng)。北京航天益來電子科技有限公司承諾：該技改在保證現(xiàn)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(jié)電效率不低于50%。5.3.1主要初步方案：可以在電廠任何期間施工，設(shè)備到貨后廠家負(fù)責(zé)到現(xiàn)場安裝指導(dǎo)，電廠相關(guān)部門配合，電氣專業(yè)實(shí)行監(jiān)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(diào)整器。（3）二次電纜安裝引入盤、柜的電纜應(yīng)排列整齊，編號清晰，避免交叉，并應(yīng)固定牢固，不得使所接的端子排受到機(jī)械應(yīng)力。按垂直或水平有規(guī)律地配置，不得任意歪斜交叉連接。備用芯長度應(yīng)留有適當(dāng)余量。強(qiáng)、弱電回路不應(yīng)使用同一根電纜，并應(yīng)分別成束分開排列。配線應(yīng)整齊、清晰、美觀，導(dǎo)線絕緣應(yīng)良好，無損傷。電纜應(yīng)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(yīng)嚴(yán)格控制端子板上的接線數(shù)量，每側(cè)一般一端子壓一根線，最多不超過兩根。