国电南自环保电除尘解决方案

内容提供：国电南京自动化股份有限公司

一、方案概述

电除尘技术以其除尘效率高、维护费用低等优点成为广泛应用在电力、冶金等工业行业烟气净化的一项环保技术。然而，电除尘技术本身也遇到了新的挑战。首先，随着环保标准的提高，要求电除尘器的排放浓度越来越低，除尘效率越来越高。其次，要求在不降低电除尘器除尘效率的基础上，降低设备的运行电耗，即节能运行。最后，电除尘器作为重要的环保设备，要求提升其自动化水平，减少运行和维护工作量。解决好上述问题，已经成为电除尘技术发展的方向。

某135MW火电机组，锅炉设计燃煤煤种为硫份仅0.44%的低硫煤，锅炉出口粉尘具有较高的比电阻，用户要求电除尘系统按国家标准要求达标排放，并实现烟气排放污染物的连续在线监测。该锅炉采用了国电南自（SAC）公司的最新产品机电一体化静电除尘系统。整个电除尘系统配置有：

1.锅炉出口配NDE系列电除尘器本体一台，采用双室四电场结构；

2.配置DKZ-2型电除尘器电源及控制装置8台，工作于脉冲供电状态，克服高比电阻粉尘产生的反电晕工况，实现节能运行；

3.配置DCC2000静电除尘器自动监控系统一套，实现集中闭环控制；

4.配置YLJ2000烟气在线连续监测系统一套，实现对排放烟气的在线连续监测。

系统由NDE静电除尘器、DKZ-2电除尘器电源及控制装置、DCC2000静电除尘器自动监控系统和YLJ2000烟气在线连续监测系统构成。

二、NDE系列静电除尘器

NDE系列静电除尘器本体的功能为进行烟气净化，将烟气中的粉尘进行分离及收集。DKZ-2系列电除尘器电源及控制装置的功能为向电除尘器本体提供高压电源并对辅助低压设备进行控制。DCC2000静电除尘器监控系统为全新一代计算机监视和控制系统，实现电除尘系统运行的远程监控、闭环控制、专家故障在线诊断及与DCS的联网功能。YLJ2000烟气在线连续监测系统的功能为对电除尘器出口的排放情况进行监测，为系统进行自动调整及用户进行科学管理，提供可靠的数据依据。

1.高效除尘功能：对粉尘特性、烟气浓度等物理化学特性不同的烟气进行净化处理，使其达到环保排放标准。

2.智能闭环控制功能：系统根据电除尘器出口的粉尘排放情况，对运行参数进行动态调整，实现总体优化和配置，使电除尘器始终工作在高效的状态。

3.脉冲供电功能：该功能有效的克服了高比电阻粉尘引起的反电晕工况，在保证除尘效率不变的情况下，节省电除尘器运行能耗20%-80%。

4.联网功能：系统具备多种网络互联方式，可与DCS等其他控制系统、生产管理系统实现网络互联。

5.烟气在线监测功能：系统实时在线监测烟气温度、流速，粉尘浓度、SO_X浓度、NO_X浓度等参数，为科学管理提供可靠有效的数据依据。

三、DKZ-2系列电除尘器电源及控制装置

DKZ-2系列电除尘器电源及控制装置是国电南自公司独立开发具有自主知识产权的新一代静电除尘器电源及控制装置。广泛适用于电力、冶金、石化、建材、机械、医药等行业新建电除尘器的工程配套及已运行电除尘器电气设备改造。该系列产品在国内率先采用多处理器并行处理，高低压合一控制、脉冲供电等诸多先进设计理念，将模糊控制等先进控制思想应用于体系之中，具有自动化程度高、节能提效等诸多特点。凭借其先进的设计理念和技术优势，该产品先后荣获2004年度“南京市科技进步奖”及2004年度“中国电力科技奖”，2005年被认定为“南京市高新技术产品”。

1.主要特点

国内率先采用多处理器并行处理设计，通过构建高起点、大资源硬件平台，提供更加优异的控制性能。

高压供电与低压设备控制合一，有效改善电除尘器振打清灰效果，提高除尘效率。

独有的脉冲供电方式，有效克服电除尘器反电晕工况，节约电除尘器运行电耗最高达80%。

软件判别为主，硬件判别为辅的双重火花判别方式，大大提高火花捕捉精度。

良好的电磁兼容性，保证设备稳定可靠运行。

2.主要功能配置

四种高压供电方式可供选择，满足不同烟气工况下的运行要求。

低压控制具有多种工作方式，可满足振打、加热、卸灰等各类低压设备的控制要求。

完善的通用型保护模块对各类低压设备的各种故障进行保护。

具备高速通信接口，与上位机系统连接实现无人或少人值守。

3.主要技术数据

输出直流电流额定值： 0.2～2.4A，每0.1A为一档

输出直流电压额定值： 48kV～100kV范围内约定

低压设备控制路数： 16路

保护动作时间：

高压设备： 50ms～5s（程序设定）

低压设备： 0.5s～5s（程序设定）

供电电源： 三相电源、线电压380V、50HZ

4.产品型号

DKZ-2系列电除尘器电源及控制装置采用统一的硬件与软件平台，模块化设计，具有全面的高压测控和低压控制保护功能。DKZ-2型产品为基本型，设计中兼顾了技术先进和功能实用的原则，具有较高的性能价格比。DKZ-2B型产品是在DKZ-2型产品大量现场运行经验的基础上开发的升级改进型产品，具有更加完善的功能，适用于综合自动化程度要求较高的场合。该型号产品人机接口友好，采用大屏幕液晶中文图形界面和动态操作按钮，显示内容丰富，直观易用；低压部分采用集低压设备控制、驱动、测量、保护于一体的无触点型低压控制器DKZ-2B30，集成度更高，性能更加稳定可靠；高压参数调整范围更大，具有更好的控制特性，可适应更加复杂的运行工况，并具有更大的节能潜力。

四、DCC2000 静电除尘器自动监控系统

DCC2000型静电除尘器自动监控系统（以下简称DCC2000系统）是国电南自公司立足多年来自身在电除尘器方面的深入研究，同时吸收国内外同类产品的先进技术，并应用最新的计算机数据库和网络通信技术而自行研制开发的计算机监控系统。该系统通过RS-485总线与DKZ-2系列电除尘器电源及控制装置相连接，能够实现对整个电除尘系统的远程监控、运行数据记录、各类特性曲线绘制、报表生成等功能，可以大大减少运行人员的工作量，实现无人值守或少人值守。此外，系统还具备闭环控制和专家故障诊断功能，自动优化电除尘器的运行参数，使电除尘器始终工作在最佳状态，并在故障时为检修人员提供必要的检修思路。该系统能够大大提高电除尘系统的自动化水平，广泛适用于电力、冶金、石化、建材、机械、医药等行业的电除尘系统运行监控。

1.系统的组成

工业控制计算机

DKZ-2系列电除尘器电源及控制装置

数据采集通信模块

PFM97烟尘测量装置（可选配浊度仪）

2.主要特点

自动化程度高。远程监控、闭环控制的强大功能，始终确保电除尘器始终工作在最佳状态，实现无人或少人值守。

良好的稳定性和可靠性。选用技术性能优异的工业计算机构成硬件基本平台，并在通信硬件上采用光电隔离技术，在软件上采用ＣＲＣ循环校验技术，确保设备运行稳定和通信可靠。

在线专家故障诊断系统，通过对电除尘系统的在线监控，及时发现系统运行中的异常情况和故障，并对产生的原因进行分析并提供解决思路，减轻运行维护人员的工作量。

界面友好。采用面向对象（OOP）程序开发技术，完整的帮助系统和对话框提示，方便运行人员操作。

采用TCP/IP网络协议，支持基于本地局域网的C/S（客户机/服务器）模式和基于Internet适用远程用户的B/S（浏览器/服务器）模式两层体系结构的新颖设计。

3.主要功能配置

系统自检、启动、关闭功能

运行数据与状态检测功能

程序监控功能，可以对系统运行中出现的异常和故障进行实时检测

上下位机的通信功能

通过键盘或鼠标实现控制参数设定

数据库管理系统可记录系统运行的各种数据及用户操作

系统运行经验值管理功能：DCC2000系统中设了一个系统运行参数设定值数据库，库的每一个文件都用来保存适合于某一工况时的最佳运行控制参数。这些参数可以为系统操作人员提供参考。

节能功能：DCC2000系统根据除尘器出口烟道粉尘浓度值的变化，自动调整各高压供电设备的工作方式和输出功率，在保证烟气达标排放的同时，达到了节能的目的。同时还适用于高比电阻粉尘下的反电晕现象的消除，达到节能提效的目的。
综合判断振打效果，自动优化振打周期及时序关系。

具备与DCS、SIS等系统连接的通用接口。

4.软件配置

运行平台： Microsoft Windows 2000;

数据库管理系统：Microsoft SQL Server 7.0以上；

远程客户端浏览器：Internet Explorer 5.0以上。

5.主要技术数据

通信距离：≤1000m（无中继）；

信息传输速度： ≥9600 bps；

状态量刷新周期：≤15s；

一级数据刷新周期： ≤15s；

一个子站二级数据刷新周期：≤15s；

遥测平均周期： ≤1s；

误码率：10-5；

6.粉尘浓度的指标

零点漂移：≤±2％；

量程漂移：≤±5％；

响应时间：≤0.2ms；

线形度：≤±1％；

五、YLJ2OOO烟气在线连续监测系统

YLJ2OOO烟气在线连续监测系统是国电南自公司根据电力行业环保监测设备的特点和要求，本着方便安装、使用、维护的目的，利用国内外均有成熟运行业绩的产品，并根据用户的要求自主开发的数据采集和控制系统。

YLJ2OOO烟气在线连续监测系统能够稳定地为用户对污染物的排放进行有效地监控，是用户和环保部门进行科学管理的有效工具。

系统构成：

1.烟尘监测子系统

PFM97烟尘仪是德国Dr.Foedisch公司的最新一代烟尘在线监测仪，该仪器是基于电荷感应法原理，集烟尘浓度、烟气流量、烟气温度测量于一体而设计的一种高灵敏度、高辨力、高精度的在线监测设备。由于该仪器在测量粉尘浓度的同时，对烟气的流速及温度同时进行测量，因此能自动修正流速及温度对粉尘浓度的影响，从而克服了以往测量粉尘浓度时流速变化带来的影响。

2.气体污染物监测子系统

德国西门子公司的ULTRAMAT23非分散红外吸收（NDIR）法多组份气体分析仪的优点在于将来增加其他气体监测项，仅需要增加分析仪，不再需要增加其他设备（如采样探头、采样管线、样气预处理设备和样气控制系统等），同时主机柜也含有分析仪的位置。

3.湿度监测子系统（可选）

用氧传感器测定除湿前、后烟气中的含氧量，利用含氧量的差计算烟气中的水份含量。

4.系统控制及数据采集处理子系统

本系统是国电南京自动化股份有限公司专门为烟气排放连续监测系统（CEMS）而设计开发的NZ-DAS数据采集控制系统。

五、工程效果

1．经测试电除尘器出口排放粉尘浓度比相关标准低130mg/Nm³。

2．脉冲供电方式能大大降低电除尘器的运行电耗，节能幅度达到80%，年可节约电除尘器运行费用60余万元。

3．电除尘系统实现闭环控制后，可实现无人值守。电除尘运行数据通过网络互联功能送往电厂集控室，集控室值班人员根据机组运行情况进行相应的设备启停操作，设定粉尘浓度控制上下限，系统即进入自适应调整状态。专家故障诊断功能通过对设备状态的监测和运行数据分析，结合专家知识推理，分析故障原因，为故障定位和设备检修提供思路。

4．系统对资源的优化和配置使设备的潜力得到最大的发挥，实现了高效除尘和节能运行，其综合自动化水平使用户操作的难度和强度都大大降低。

5．系统能为用户提供实时连续的烟气温度、流速，粉尘浓度、SO₂浓度、NO_X浓度等各种参量；通过远程互联，环保部门同时获得监管所需粉尘及硫氮化合物数据，将电厂实时数据纳入统一的环保监测数据管理网络。