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湿式电除尘器控制系统结构设计及应用探析

摘要：本文主要研究湿式电除尘器控制系统结构设计及应用，首先对湿式电除尘器控制系统的结构组成进行介绍，了解其基本结构特点，重点分析湿式电除尘器控制系统的结构设计，在此基础上对湿式电除尘器控制系统的功能应用效果进行分析。
关键词：湿式电除尘器；控制系统；结构设计
1引言
火力发电是当前国内电力供应的主要形式，但是火电厂运行中会产生大量的大气污染物，需要进行除尘处理。近年来关于火电厂大气污染排放物的要求不断提高，传统的干式除尘法已经无法满足其要求，因此在现阶段加强对于湿式电除尘器控制系统结构设计及应用的研究是十分必要的。
2湿式电除尘器控制系统的结构组成
湿式电除尘器能够实现对于含湿气体中有害物质的有效去除，一般能够去除臭味、尘、水滴、酸雾、PM2.5和气溶胶等多种不同的物质。这种设备的基本工作原理是将数万伏强度的直流高压电形成的高强度电场施加在放电极和集尘极之间，与此同时向电晕区和放电极喷射水雾，被喷射到两极之间的水雾受到强电场的作用会进一步分裂雾化，在强电场以及荷电水雾共同的吸附凝并和碰撞拦截作用下，粉尘粒子被水雾和电场捕集，最终电场力驱动气体中的粉尘粒子到达除尘器中的集尘极而被捕集，达到除尘效果。被捕集到集尘极上的粉尘粒子会在湿式电除尘器喷射到集尘极上形成的水膜的冲刷作用下逐渐进入灰斗中流出。这种除尘方式不同于干式电除尘器振动拍打的方式，不会出现烟尘的二次飞扬，从而实现湿更低的烟尘排放浓度。
通过分析湿式电除尘器的工作原理可知，该除尘器设备与干式电除尘器原理不同，其性能更优秀，有良好的应用前景，要想更好的发挥湿式除尘器的作用，提升其自动化控制水平和运行管理水平，降低能耗、减少排放，需要针对性的设计专用的控制系统。通过分析其工作经验并结合除尘设备的调试经验和工作现场环境，确定湿式电除尘器的控制系统结构组成如图1所示，主要包括高压系统、加热系统、水处理系统和上位机系统等。

图1 湿式电除尘器控制系统的结构组成
3湿式电除尘器控制系统的结构设计
虽然湿式电除尘器与传统的干式电除尘器的基本工作原理不同，但是其运行环境和使用目的相同，因此可以借鉴干式除尘器的控制系统对其进行设计，重点设计不同的部分，比如新增水处理部分控制系统的设计。
3.1湿式电除尘器高压系统的设计
在收尘方面，干式电除尘器与湿式电除尘器的基本原理相同，都是利用高压系统产生电晕放电，从而使得被处理其他中的粉尘荷电，在电场力的作用下荷电粉尘会逐渐聚集到除尘器内的收尘板上，利用冲洗装置定期对收尘板进行冲洗就能随着冲刷液的流动清除粉尘，这一功能的实现最关键的部分是高压控制系统，通常湿式电除尘器使用的高压控制系统都是采用高效三相电源或高频电源。这种类型高压系统输入功率高，能够实现平稳可靠的运行平稳，而且具备强大的火花检测与控制功能以及完善的系统保护功能完，有利于保障湿式电除尘器的高效运行。
3.2 湿式电除尘器水处理系统的设计
湿式电除尘器运行中向荷电粉尘喷水，并用水雾对收尘板进行喷淋冲洗，这些水使用后排出除尘器会含有大量细微颗粒物和酸性物质，如果直接将其排放到环境中会造成二次污染，而且湿式电除尘器的除尘作业需要消耗大量的水，除尘成本较高，合理设计系统结构实现水循环利用是十分必要的，湿式电除尘器中设计水处理系统就是为了有效解决湿式电除尘器应用中的水耗问题和二次污染问题。水处理系统的设计要先后经过经过中和除酸和固体悬浮物分离两个环节才能变成适合除尘器再次喷淋使用的工业用水，从而实现水的循环利用。其中中和除酸的原理是在其中加入碱性物质降低酸性，得到弱碱性水质。固体悬浮物分离是借助过滤器实现，利用其将灰尘和固体杂质从水中过滤掉。如图2所示，利用原水补水和循环水进行冲洗，利用灰斗收集集电极上流下来的水并引入循环水箱内，再使用循环泵将其引入到自动清洗过滤器进行过滤处理得到澄清水，这些澄清水可以投入循环系统再次使用，比如喷淋环节的应用。经过水处理环节过滤后得到的废水可以排放到废水处理厂或者作为脱硫工艺用水再次使用。如图2所示，湿式电除尘器中的水处理系统主要包括冲洗系统、补水系统、循环系统、过滤系统和加碱系统等，利用PLC自动控制水处理系统的运行。

图2 湿式电除尘器水处理系统
3.3 湿式电除尘器加热系统
加热系统主要包括热风吹扫加热和绝缘子保温箱加热两部分，该系统的运行也是利用PLC自动控制，根据除尘器运行的情况控制保温箱和热风吹扫加热的启动和停止。加热系统中的热风吹扫系统主要包括蝶阀、风机和加热器三部分，自动开启顺序为风机-蝶阀-加热器，自动关闭的顺序相反，先关闭加热器，最后关闭。
3.4 湿式电除尘器上位机系统
上位机系统的作用是控制除尘器的运行，一般是选用工业控制计算机作为上位机系统的中央处理器，能够更好的保障系统的高性能和稳定可靠性。同时针对性的配置网络前端机和智能通讯卡设备用于信息采集，通过多种设备的配合，能够稳定的实现分散控制、集中管理等除尘器控制功能，而且能够满足节能减排的要求。在上位机系统的运行过程中，利用网络前端机和智能通讯卡等对水处理系统、高压系统和加热系统中的实际运行工况数据及其开关量信号和模拟量值等信息进行采集，经过控制计算机的处理后以图形、曲线、动画、表格、文本等不同的形式显示在控制界面上。在运行过程中，可以人工设定相关运行参数进行控制，也可以直接利用系统根据设备运行的反馈信号自动控制系统运行。
4湿式电除尘器控制系统的功能应用分析
湿式电除尘器控制系统设计完成后投放到山东黄岛和上海长兴岛等电厂进行应用。经过适应调试后湿式电除尘器控制系统在电厂中能够保持正常稳定的运行状态，而且湿式电除尘器的应用也取得良好的除尘效果。
湿式电除尘器控制系统在长兴岛电厂中的运行电压基本维持在45kV左右，运行状态正常，在应用湿式电除尘器控制系统后，电厂的烟尘排放量和SO3排放浓度分别为3.9mg/Nm³和2.2mg/Nm³。湿式电除尘器控制系统在黄岛电厂中取得更为显著的运行效果，应用湿式电除尘器控制系统后，其出口位置烟尘浓度平均仅为2.1 mg/Nm³，低于初始设计保证值5mg/Nm³的50%，SO3排放浓度保持在0.2 mg/Nm³以下，而且在湿式电除尘器控制系统自动控制运行状态下，湿式电除尘器中的水处理系统的耗水量仅为9.0t/h，远低于设计保证值11.97t/h的。湿式电除尘器控制系统在大唐黄岛电厂的应用情况如图 3 所示。

图3 大唐黄岛电厂湿式电除尘器控制系统运行控制界面
5结语
通过本文的分析可知，湿式电除尘器的除尘原理更加先进，其控制系统主要包括上位机系统、加热系统、高压系统和水处理系统四部分，在实际应用中湿式电除尘器控制系统能够发挥良好的除尘效果，而且用水量较少，符合火电厂运行的需求。
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-全文完-