首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 电力工业论文 > 电除尘中电气自动控制技术的应用研究

电除尘中电气自动控制技术的应用研究

2024-12-20 51 上传者：管理员

摘要：为解决电除尘中存在的能耗高、操作复杂以及难以适应不同工况等问题，开展了电气自动控制技术在该领域的应用研究。首先说明了自动化控制技术在电力系统环保设施中的应用价值，并以实际工程为基础，结合火电厂电除尘应用现状，提出了电气自动控制技术的具体应用措施，以此为相关人员提供实践参考，推动环境保护和可持续发展。

关键词：
环境保护
电气自动控制技术
电除尘
积灰
粉尘质量浓度
加入收藏

电气自动控制技术在电除尘中的应用是当前环境保护领域的重要研究方向之一。传统的电除尘往往依赖人工操作和固定的控制策略，存在能耗高、操作复杂以及难以适应不同工况等问题[1]。而电气自动控制技术的引入可以实现电除尘的智能化、高效化和灵活化，为大气污染治理提供了可行且可持续的解决方案。

1、自动化控制技术在电力系统中的应用价值

由于电力系统是一个产生大量CO2和其他温室气体的大户，环保工作对其尤为重要。在这种情况下，自动化控制技术通过实时进行数据采集并及时调整设备运行状态，助力实现节能减排的目标。

1）自动化控制技术可以优化电力系统的运行效率。可以在电力系统中安装各类传感器，实时收集包括负荷、温度、压力、烟气量、污染物排放量等各类关键参数信息。通过处理这些信息，可以反馈到控制系统，根据预设程序或算法自主判断，进行设备参数的微调，以达到最佳运行状态。这样既节省了大量的人力物力，又能保证设备在最佳工况下运行，提高能效，节约能源。2）通过自动化控制，电力系统中的环保设施可以实现精确的排放控制和协同控制。例如，在电厂除尘、脱硫、脱硝设施中，自动化控制技术可以准确地监测到污染物实时排放量，从而根据设定的排放标准自动调整设施处理能力，精确控制烟气中粉尘、SO2、NOx等污染物的含量。这不仅满足了环保法规要求，还为电厂节约了大量运行成本。3）自动化控制技术的引入还改善了电力系统运维管理过程。以往电力设备需要定期进行人工检修，动作周期长，效率低下，而且如果在检修间隔期内出现问题，则难以及时发现。引入自动化控制系统后，可以通过持续进行运行状态监控，发现并预警可能出现的设备问题，实现故障的预知和预防。这就大大降低了设备的停机时间和维修成本，提高了电力系统的设备利用率和电网稳定性[2]。

自动化控制技术在电力系统环保设施中的应用带来了诸多益处，无疑已成为现代电力系统必不可少的一部分，并且随着技术的不断进步，自动化控制将赋予电力系统更大潜能，期待在未来发挥更强大的作用。

2、火电厂中电除尘的应用现状

1）积灰严重。在火电厂脱硝设备运行中，催化剂因长期暴露于高温和含有多种污染物的环境中，其表面活性点的数量会逐渐减少，从而导致其催化效率下降。同时，设备老化或设计缺陷也会对除尘效率造成影响。长此以往，这种积灰现象将导致除尘器处理能力下降，严重时甚至会引起系统完全失效。2）粉尘质量浓度较大。部分火电厂为了降低成本，倾向于选用低成本的劣质煤种。劣质煤的高灰分特性将直接增大除尘器入口处的粉尘负荷。而除尘器设计的处理能力是有限的，入口处粉尘质量浓度的提升会加剧内部粉尘的积聚，导致电极间的电晕放电受阻，影响除尘效率。3）自适应能力不足。火电厂需根据电网负荷的实时变化来调整发电量，这种模式导致火电厂的负荷波动较大，电除尘的性能和效率也需适应这种波动。当电厂负荷增加时，会带来更多的粉尘排放，而除尘器需要在保持高效率的同时处理更多的粉尘；在负荷降低时，除尘器的效率可能会因粉尘质量浓度的下降而达不到最优。4）维护不足。电除尘的运行管理包括日常的监控和维护，对于保障电除尘长期稳定进行至关重要。若管理不善，可能会导致灰斗堵灰、振打系统失效，以及阴、阳极系统损坏等一系列问题，严重影响除尘效率[3]。

3、电气自动控制技术应用的有效路径

为改变电除尘的应用现状，提高设备的稳定性、智能化程度，需整合所有智能化控制功能形成一个完整的闭环反馈系统，系统不仅包括料位管理，还涉及整个电除尘环节的运行状态监测与控制；系统能够自动学习并优化运行参数，针对不同类型煤炭特性、烟气成分、环境条件等因素调整除尘策略。

3.1 实施智能阴、阳极振打管理

在运行中，系统会根据烟气流量、负荷变化以及电场运行参数、粉尘排放质量浓度来优化振打的时序和实施断电振打，使振打清灰更加合理和有效。例如，在高粉尘质量浓度时增加振打次数，以减少粉尘再附着，或者在低质量浓度时减少清灰动作来节约能源，减少扬尘。停炉检修期间，应用清灰机器人清灰，解决人工清灰费时、费力且清灰效果不理想的问题。

3.2 实施智能料位管理，防止灰斗堵灰

智能料位管理的核心在于通过精确监测和控制灰斗中料位，以保证电除尘的连续和稳定。传统的料位管理通常依靠人工检查或简单的机械式传感器，而在智能化改造中，可以采用无源核子料位计或其他高科技料位测量技术，提供实时、准确的料位数据。自动化系统控制策略具体如下：1）当料位过高时，提高输灰设备的输送频率，以降低料位；2）通过分析历史数据，给合系统输送量计算，自动化系统可以预测灰斗中积灰的趋势，及时调整输灰设备的输送频率，并在必要时进行预警，以供操作人员采取相应措施[4]。

3.3 采用智能料位管理系统

可结合气候和温度信息，对保温箱和灰斗的加热量进行智能控制。在环境温度较低时，增加加热量，防止湿灰产生；而在环境温度较高时，则降低加热量，以减少能耗。

3.4 建立电除尘高压系统自适应调控策略

1）自适应调控策略的核心在于利用传感器网络对电除尘关键性能参数进行实时监测。利用高精度的颗粒物质量流量计和烟气组成分析仪连续采集数据，这些数据通过工业以太网或无线通信技术传输至中央控制系统。2）中央控制系统采用高级算法和人工智能技术处理收集到的数据。机器学习模型被训练以识别除尘器运行中的模式和异常，模型根据历史数据和即时输入预测未来状态，并确定最佳操作策略。此外，自适应控制还要求除尘器具备独立控制器来执行自动调节功能。3）为了全面实现自适应调控，系统还需集成能耗管理功能。智能控制系统不仅能调整除尘器的操作以达到环境标准，还能减少功耗。通过机器学习模型，系统能够建立能耗与操作条件之间的关系，进而找到降低能耗与保持排放标准的最优操作条件。

3.5 加强维护管理，提高设备运行稳定性

1）引入预测性维护方法。利用从监测设备获得的大量数据，运用机器学习模型对设备可能发生的故障进行预测。该模型在分析历史数据的基础上，能识别出潜在的故障，并在故障发生前发出预警。2）实施自动化清洁和维护。振打系统可以定时或根据粉尘沉积情况自动启动，以防止粉尘在电极板上积聚。同时，灰斗的料位管理系统不仅能防止溢灰，还能通过智能调节输灰系统确保灰斗中的粉尘持续有效地被排除。另外，维护管理还应包括一个完整的故障诊断与处理系统。当系统监测到参数超出正常范围时，将触发报警并记录故障信息。3）建立远程监控与诊断中心。通过互联网远程访问设备状态，进行数据分析，优化操作参数，指导现场人员排除故障或进行预防性维护[5]。

4、电气自动控制系统应用成效

基于上述控制策略，一火电厂进行了相应的技术应用，并达到了良好的效果。现从以下方面展示。

1）报警预测。为降低运维人员的工作强度，提早预判设备故障，并提供解决方案，系统拥有了报警预测功能。例如，根据二次电流、电压的变化及火电厂的伏安特性曲线，系统判断该火电厂未来有发生负载开路的趋势，从而及时发出预警，并提供排查建议。

2）节能效果。该系统成功接入后连续投运至今。比对系统投运前后近半年的历史数据，成效统计如表1所示。

表1 系统投运前后对比数据表

由表1可以看出，系统的投运可以产生可观的经济效益。

3）出口排放稳定性提高。基于系统对不同工况特性的精准调控，机组出口粉尘质量浓度波动范围明显缩小，投运前粉尘质量浓度主要集中在0～10 mg/m3区间（见图1），投运后集中在2～6 mg/m3区间（见图2），排放稳定性提高了25%。

5、结束语

对电除尘中电气自动控制技术的应用进行了深入研究，并取得了显著成果。通过引入电气自动控制技术，实现了电除尘的智能化、高效化和灵活化，为解决当前环境保护领域的难题提供了可行的方案。研究成果为相关人员提供了宝贵的实践参考，推动了环境保护和可持续发展的进程。未来，将进一步优化该技术，扩大其应用范围，并与相关领域的专家学者共同努力，为改善环境质量做出更大的贡献。

图1 2021-11-19—2021-12-01 1#机组出口粉尘排放情况

图2 2021-12-01—2021-12-06 1#机组出口粉尘排放情况

参考文献:

[1]郝建宏.电除尘器节电控制策略的优化[J].华北电力技术,2010(1):1-4.

[2]李文龙.电气自动控制技术在除尘器系统中的运用研究[J].机电信息,2019(17):20-21.

[3]安连锁,王金平.中国燃煤电厂电除尘技术发展及应用综述[J].中国电力,2018,51(4):115-123.

[4]肖清.电除尘电气控制的自动化设计要点分析[J].科技创新与应用,2023,32(13):124-127.

[5]王兴辉.燃煤电厂电除尘稳定运行技术改造方法研究[J].科技资讯,2017,9(15):66-68.

文章来源:兰自明.电除尘中电气自动控制技术的应用研究[J].能源与节能,2024,(12):270-272.