國電南自環保電除塵解決方案
內容提供：國電南京自動化股份有限公司
一、方案概述
電除塵技術以其除塵效率高、維護費用低等優點成為廣泛應用在電力、冶金等工業行業煙氣凈化的一項環保技術。然而，電除塵技術本身也遇到了新的挑戰。首先，隨著環保標準的提高，要求電除塵器的排放濃度越來越低，除塵效率越來越高。其次，要求在不降低電除塵器除塵效率的基礎上，降低設備的運行電耗，即節能運行。最后，電除塵器作為重要的環保設備，要求提升其自動化水平，減少運行和維護工作量。解決好上述問題，已經成為電除塵技術發展的方向。
某135MW火電機組，鍋爐設計燃煤煤種為硫份僅0.44%的低硫煤，鍋爐出口粉塵具有較高的比電阻，用戶要求電除塵系統按國家標準要求達標排放，并實現煙氣排放污染物的連續在線監測。該鍋爐采用了國電南自（SAC）公司的最新產品機電一體化靜電除塵系統。整個電除塵系統配置有：
1.鍋爐出口配NDE系列電除塵器本體一臺，采用雙室四電場結構；
2.配置DKZ-2型電除塵器電源及控制裝置8臺，工作于脈沖供電狀態，克服高比電阻粉塵產生的反電暈工況，實現節能運行；
3.配置DCC2000靜電除塵器自動監控系統一套，實現集中閉環控制；
4.配置YLJ2000煙氣在線連續監測系統一套，實現對排放煙氣的在線連續監測。
系統由NDE靜電除塵器、DKZ-2電除塵器電源及控制裝置、DCC2000靜電除塵器自動監控系統和YLJ2000煙氣在線連續監測系統構成。
二、NDE系列靜電除塵器
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NDE系列靜電除塵器本體的功能為進行煙氣凈化，將煙氣中的粉塵進行分離及收集。DKZ-2系列電除塵器電源及控制裝置的功能為向電除塵器本體提供高壓電源并對輔助低壓設備進行控制。DCC2000靜電除塵器監控系統為全新一代計算機監視和控制系統，實現電除塵系統運行的遠程監控、閉環控制、專家故障在線診斷及與DCS的聯網功能。YLJ2000煙氣在線連續監測系統的功能為對電除塵器出口的排放情況進行監測，為系統進行自動調整及用戶進行科學管理，提供可靠的數據依據。
1.高效除塵功能：對粉塵特性、煙氣濃度等物理化學特性不同的煙氣進行凈化處理，使其達到環保排放標準。
2.智能閉環控制功能：系統根據電除塵器出口的粉塵排放情況，對運行參數進行動態調整，實現總體優化和配置，使電除塵器始終工作在高效的狀態。
3.脈沖供電功能：該功能有效的克服了高比電阻粉塵引起的反電暈工況，在保證除塵效率不變的情況下，節省電除塵器運行能耗20%-80%。
4.聯網功能：系統具備多種網絡互聯方式，可與DCS等其他控制系統、生產管理系統實現網絡互聯。
5.煙氣在線監測功能：系統實時在線監測煙氣溫度、流速，粉塵濃度、SOX濃度、NOX濃度等參數，為科學管理提供可靠有效的數據依據。
三、DKZ-2系列電除塵器電源及控制裝置
DKZ-2系列電除塵器電源及控制裝置是國電南自公司獨立開發具有自主知識產權的新一代靜電除塵器電源及控制裝置。廣泛適用于電力、冶金、石化、建材、機械、醫藥等行業新建電除塵器的工程配套及已運行電除塵器電氣設備改造。該系列產品在國內率先采用多處理器并行處理，高低壓合一控制、脈沖供電等諸多先進設計理念，將模糊控制等先進控制思想應用于體系之中，具有自動化程度高、節能提效等諸多特點。憑借其先進的設計理念和技術優勢，該產品先后榮獲2004年度“南京市科技進步獎”及2004年度“中國電力科技獎”，2005年被認定為“南京市高新技術產品”。
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1.主要特點
國內率先采用多處理器并行處理設計，通過構建高起點、大資源硬件平臺，提供更加優異的控制性能。
高壓供電與低壓設備控制合一，有效改善電除塵器振打清灰效果，提高除塵效率。
獨有的脈沖供電方式，有效克服電除塵器反電暈工況，節約電除塵器運行電耗最高達80%。
軟件判別為主，硬件判別為輔的雙重火花判別方式，大大提高火花捕捉精度。
良好的電磁兼容性，保證設備穩定可靠運行。
2.主要功能配置
四種高壓供電方式可供選擇，滿足不同煙氣工況下的運行要求。
低壓控制具有多種工作方式，可滿足振打、加熱、卸灰等各類低壓設備的控制要求。
完善的通用型保護模塊對各類低壓設備的各種故障進行保護。
具備高速通信接口，與上位機系統連接實現無人或少人值守。
3.主要技術數據
輸出直流電流額定值： 0.2～2.4A，每0.1A為一檔
輸出直流電壓額定值： 48kV～100kV范圍內約定
低壓設備控制路數： 16路
保護動作時間：
高壓設備： 50ms～5s（程序設定）
低壓設備： 0.5s～5s（程序設定）
供電電源： 三相電源、線電壓380V、50HZ
4.產品型號
DKZ-2系列電除塵器電源及控制裝置采用統一的硬件與軟件平臺，模塊化設計，具有全面的高壓測控和低壓控制保護功能。DKZ-2型產品為基本型，設計中兼顧了技術先進和功能實用的原則，具有較高的性能價格比。DKZ-2B型產品是在DKZ-2型產品大量現場運行經驗的基礎上開發的升級改進型產品，具有更加完善的功能，適用于綜合自動化程度要求較高的場合。該型號產品人機接口友好，采用大屏幕液晶中文圖形界面和動態操作按鈕，顯示內容豐富，直觀易用；低壓部分采用集低壓設備控制、驅動、測量、保護于一體的無觸點型低壓控制器DKZ-2B30，集成度更高，性能更加穩定可靠；高壓參數調整范圍更大，具有更好的控制特性，可適應更加復雜的運行工況，并具有更大的節能潛力。
四、DCC2000 靜電除塵器自動監控系統
DCC2000型靜電除塵器自動監控系統（以下簡稱DCC2000系統）是國電南自公司立足多年來自身在電除塵器方面的深入研究，同時吸收國內外同類產品的先進技術，并應用最新的計算機數據庫和網絡通信技術而自行研制開發的計算機監控系統。該系統通過RS-485總線與DKZ-2系列電除塵器電源及控制裝置相連接，能夠實現對整個電除塵系統的遠程監控、運行數據記錄、各類特性曲線繪制、報表生成等功能，可以大大減少運行人員的工作量，實現無人值守或少人值守。此外，系統還具備閉環控制和專家故障診斷功能，自動優化電除塵器的運行參數，使電除塵器始終工作在最佳狀態，并在故障時為檢修人員提供必要的檢修思路。該系統能夠大大提高電除塵系統的自動化水平，廣泛適用于電力、冶金、石化、建材、機械、醫藥等行業的電除塵系統運行監控。
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1.系統的組成
工業控制計算機
DKZ-2系列電除塵器電源及控制裝置
數據采集通信模塊
PFM97煙塵測量裝置（可選配濁度儀）
2.主要特點
自動化程度高。遠程監控、閉環控制的強大功能，始終確保電除塵器始終工作在最佳狀態，實現無人或少人值守。
良好的穩定性和可靠性。選用技術性能優異的工業計算機構成硬件基本平臺，并在通信硬件上采用光電隔離技術，在軟件上采用ＣＲＣ循環校驗技術，確保設備運行穩定和通信可靠。
在線專家故障診斷系統，通過對電除塵系統的在線監控，及時發現系統運行中的異常情況和故障，并對產生的原因進行分析并提供解決思路，減輕運行維護人員的工作量。
界面友好。采用面向對象（OOP）程序開發技術，完整的幫助系統和對話框提示，方便運行人員操作。
采用TCP/IP網絡協議，支持基于本地局域網的C/S（客戶機/服務器）模式和基于Internet適用遠程用戶的B/S（瀏覽器/服務器）模式兩層體系結構的新穎設計。
3.主要功能配置
系統自檢、啟動、關閉功能
運行數據與狀態檢測功能
程序監控功能，可以對系統運行中出現的異常和故障進行實時檢測
上下位機的通信功能
通過鍵盤或鼠標實現控制參數設定
數據庫管理系統可記錄系統運行的各種數據及用戶操作
系統運行經驗值管理功能：DCC2000系統中設了一個系統運行參數設定值數據庫，庫的每一個文件都用來保存適合于某一工況時的最佳運行控制參數。這些參數可以為系統操作人員提供參考。
節能功能：DCC2000系統根據除塵器出口煙道粉塵濃度值的變化，自動調整各高壓供電設備的工作方式和輸出功率，在保證煙氣達標排放的同時，達到了節能的目的。同時還適用于高比電阻粉塵下的反電暈現象的消除，達到節能提效的目的。
綜合判斷振打效果，自動優化振打周期及時序關系。
具備與DCS、SIS等系統連接的通用接口。
4.軟件配置
運行平臺： Microsoft Windows 2000;
數據庫管理系統：Microsoft SQL Server 7.0以上；
遠程客戶端瀏覽器：Internet Explorer 5.0以上。
5.主要技術數據
通信距離：≤1000m（無中繼）；
信息傳輸速度： ≥9600 bps；
狀態量刷新周期：≤15s；
一級數據刷新周期： ≤15s；
一個子站二級數據刷新周期：≤15s；
遙測平均周期： ≤1s；
誤碼率：10-5；
6.粉塵濃度的指標
零點漂移：≤±2％；
量程漂移：≤±5％；
響應時間：≤0.2ms；
線形度：≤±1％；
五、YLJ2OOO煙氣在線連續監測系統
YLJ2OOO煙氣在線連續監測系統是國電南自公司根據電力行業環保監測設備的特點和要求，本著方便安裝、使用、維護的目的，利用國內外均有成熟運行業績的產品，并根據用戶的要求自主開發的數據采集和控制系統。
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YLJ2OOO煙氣在線連續監測系統能夠穩定地為用戶對污染物的排放進行有效地監控，是用戶和環保部門進行科學管理的有效工具。
系統構成：
1.煙塵監測子系統
PFM97煙塵儀是德國Dr.Foedisch公司的最新一代煙塵在線監測儀，該儀器是基于電荷感應法原理，集煙塵濃度、煙氣流量、煙氣溫度測量于一體而設計的一種高靈敏度、高辨力、高精度的在線監測設備。由于該儀器在測量粉塵濃度的同時，對煙氣的流速及溫度同時進行測量，因此能自動修正流速及溫度對粉塵濃度的影響，從而克服了以往測量粉塵濃度時流速變化帶來的影響。
2.氣體污染物監測子系統
德國西門子公司的ULTRAMAT23非分散紅外吸收（NDIR）法多組份氣體分析儀的優點在于將來增加其他氣體監測項，僅需要增加分析儀，不再需要增加其他設備（如采樣探頭、采樣管線、樣氣預處理設備和樣氣控制系統等），同時主機柜也含有分析儀的位置。
3.濕度監測子系統（可選）
用氧傳感器測定除濕前、后煙氣中的含氧量，利用含氧量的差計算煙氣中的水份含量。
4.系統控制及數據采集處理子系統
本系統是國電南京自動化股份有限公司專門為煙氣排放連續監測系統（CEMS）而設計開發的NZ-DAS數據采集控制系統。
五、工程效果
1．經測試電除塵器出口排放粉塵濃度比相關標準低130mg/Nm3。
2．脈沖供電方式能大大降低電除塵器的運行電耗，節能幅度達到80%，年可節約電除塵器運行費用60余萬元。
3．電除塵系統實現閉環控制后，可實現無人值守。電除塵運行數據通過網絡互聯功能送往電廠集控室，集控室值班人員根據機組運行情況進行相應的設備啟停操作，設定粉塵濃度控制上下限，系統即進入自適應調整狀態。專家故障診斷功能通過對設備狀態的監測和運行數據分析，結合專家知識推理，分析故障原因，為故障定位和設備檢修提供思路。
4．系統對資源的優化和配置使設備的潛力得到最大的發揮，實現了高效除塵和節能運行，其綜合自動化水平使用戶操作的難度和強度都大大降低。
5．系統能為用戶提供實時連續的煙氣溫度、流速，粉塵濃度、SO2濃度、NOX濃度等各種參量；通過遠程互聯，環保部門同時獲得監管所需粉塵及硫氮化合物數據，將電廠實時數據納入統一的環保監測數據管理網絡。
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