隨著中國工業(yè)進程的進一步推進，各類能源化工類企業(yè)興建，經(jīng)濟建設發(fā)展的同時也帶來了高能耗和高污染，燃煤機組煙氣排放對現(xiàn)在愈演愈烈的“霧霾天”同樣也有著密切關聯(lián)。為進一步響應國家節(jié)能環(huán)保號召，浙江省所有大型機組計劃逐步展開低排放改造，通過多污染物協(xié)同控制技術(shù)，使燃煤機組的大氣主要污染物排放標準達到天然氣燃氣機組的排放標準。 
　　嘉興三期#7、#8機組為*臺低排放示范改造的1000MW臨界燃煤機組，分別于2011年6月、10月建成投運，同步配套建有SCR脫硝裝置、干式靜電除塵器及石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)，改造前機組穩(wěn)定運行。通過對脫硫、除塵及脫硝系統(tǒng)進行改造，以期達到以下排放標準： 
　　本文主要針對改造后的低低溫電除塵工作特點對新增的管式GGH系統(tǒng)工作原理和電除塵進口煙氣溫度控制思路進行闡述，結(jié)合管式GGH廠家資料對電除塵進口煙氣溫度控制模型進行研究，實現(xiàn)機組煙塵濃度低排放。 
　　一、系統(tǒng)構(gòu)成 
　　嘉興三期低排放改造項目主要增加管式GGH系統(tǒng)、濕式電除塵系統(tǒng)，并對現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)和脫硝系統(tǒng)進行改造，降低污染物的排放，消除電廠煙囪冒白煙現(xiàn)象，實現(xiàn)機組環(huán)保運行。機組改造前后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對比如圖1所示。改造后的系統(tǒng)中電除塵本體除塵功能進一步提升，并通過增加的管式GGH系統(tǒng)調(diào)節(jié)電除塵進口煙氣溫度，充分發(fā)揮電除塵工作能力。 
　　1、除塵改造 
　　通過結(jié)構(gòu)對比可以看出機組整個煙氣通道增加了管式GGH的冷卻器、加熱器以及濕式電除塵。為終排放煙塵含量，還專門針對干式電除塵進行改造，主要包括： 
　　（1）將原有工頻電源改造為高頻電源，可有效防止電場內(nèi)反電暈的產(chǎn)生，在節(jié)能的同時可以提高除塵效率； 
　　（2）絕緣加熱部分進行改造，增加熱風吹掃裝置，增強絕緣子加熱效果，正常運行時只投入熱風吹掃即可滿足要求，可有效降低電耗； 
　　（3）灰斗加熱器改造，拆除原有的電加熱，所有灰斗全部更換為輔助蒸汽加熱，可有效降低電耗。 
　　由于在干式電除塵入口處增加GGH煙氣冷卻器，降低進入電除塵本體煙氣溫度，因此在改造后的系統(tǒng)中被命名為低低溫電除塵。降低低低溫電除塵進口煙氣溫度，可以有效防止電除塵器發(fā)生電暈；溫度降低后煙氣流速也相應減小，在電除塵器內(nèi)的停留時間有所增加，電除塵裝置可以更有效地對煙塵進行捕獲，從而達到更好的除塵效果。 
　　增加濕式電除塵可以降經(jīng)過吸收塔的煙氣中所含煙塵進一步吸收排出，終實現(xiàn)煙塵濃度低排放。 
　　2、管式GGH系統(tǒng) 
　　增加管式GGH冷卻器，降低低低溫電除塵進口煙氣溫度，提升低低溫電除塵工作效率。 
　　增加管式GGH加熱器則可將經(jīng)過冷卻器后降溫的煙氣加熱至合理溫度，并補償由于濕式電除塵水沖洗所帶走熱量，以確保在進入煙囪排放前提升煙氣溫度，可以避免排煙溫度過低導致SO3在煙囪出口直接凝露。 
　　管式GGH系統(tǒng)煙氣冷卻器與加熱器之間通過熱媒水系統(tǒng)進行熱交換，在機組啟動前及負荷較低情況下通過輔助蒸汽對熱媒水系統(tǒng)進行加熱，以煙囪入口煙氣溫度在合理范圍。 
　　3、熱媒水系統(tǒng) 
　　兩級換熱器之間的換熱通過閉式循環(huán)的熱媒水實現(xiàn)，通過熱媒水泵驅(qū)動，如圖2所示。循環(huán)熱媒水量為1330t/h（100%BMCR工況），系統(tǒng)設置熱媒水旁路，通過調(diào)節(jié)熱媒水流量將煙氣冷卻器出口的煙氣溫度控制在電除塵允許技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi)，以滿足低低溫電除塵器入口煙氣溫度的要求，在電除塵設備不被腐蝕的情況下提升除塵效果。為機組在低負荷工況下煙氣加熱器出口煙氣溫度不低于80℃，管式GGH系統(tǒng)增設熱媒水輔助蒸汽加熱系統(tǒng)對熱媒水進行預加熱，可以有效避免啟動初期煙氣溫度低煙氣加熱器效果不明顯的影響，即圖2所示管式GGH蒸汽加熱器。 
　　二、控制要點分析 
　　機組運行期間，負荷基本維持在50%以上，管式GGH冷卻器進口煙溫均大于100℃，部分工況接近120℃，蒸汽加熱器在正常運行過程中處于隔離狀態(tài)。低低溫電除塵進口煙溫控制主要通過ABC通道熱媒水進口調(diào)節(jié)閥、DEF通道熱媒水進口調(diào)節(jié)閥和熱媒水旁路調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)，及圖2中調(diào)節(jié)閥A、調(diào)節(jié)閥B和調(diào)節(jié)閥C。熱媒水是整個換熱過程的關鍵介質(zhì)，要控制低低溫電除塵進口煙溫在值，熱媒水流量和溫度是重要控制參數(shù)。結(jié)合以上情況，低低溫電除塵進口煙氣溫度控制存在以下關鍵點。 
　　1、調(diào)節(jié)閥A、B、C任何一個閥門開度變化都會對冷卻器進口熱媒水流量產(chǎn)生影響，如果三個閥門動作優(yōu)先級相同則會出現(xiàn)耦合現(xiàn)象使自動調(diào)節(jié)處于振蕩狀態(tài)，因此必須確定主要調(diào)節(jié)和次要調(diào)節(jié)的閥門，在一定工況小范圍浮動下，作為主要調(diào)節(jié)手段的閥門應基本維持在一定開度范圍內(nèi)。 
　　2、調(diào)節(jié)閥A和調(diào)節(jié)閥B在調(diào)節(jié)方向上保持一致，且均與調(diào)節(jié)閥C方向相反。 
　　3、控制低低溫電除塵進口煙溫實際是通過調(diào)節(jié)冷卻器進口熱媒水流量實現(xiàn)，冷卻器A～F熱交換管道呈蛇形彎管布置，阻力較大，調(diào)節(jié)閥C動作時對經(jīng)過調(diào)節(jié)閥A和調(diào)節(jié)閥B熱媒水流量影響十分明顯。 
　　4、熱媒水系統(tǒng)設計流量在BMCR工況下為1330t/h，但在自動調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)系統(tǒng)熱媒水流量過小情況影響設備安全運行，應設置相關邏輯小流量以保護系統(tǒng)正常運行。 
　　5、機組運行過程中發(fā)現(xiàn)管式GGH進口煙溫時常會過140℃，高于熱媒水系統(tǒng)設計參數(shù)，正常系統(tǒng)運行中1400t/h熱媒水流量仍然無法使低低溫電除塵進口煙溫在較低水平，此種情況可通過開啟管式GGH蒸汽加熱器手動旁路以增加整個系統(tǒng)熱媒水流量迫使低低溫電除塵進口煙溫降低。6、在機組實際運行參數(shù)高出設計參數(shù)較多情況下，熱媒水全部經(jīng)過冷卻器通道仍無法降低低低溫電除塵進口煙溫時，溫度正向偏差過常規(guī)限值時都應保持溫度控制在自動狀態(tài)。 
　　三、控制策略模型 
　　通過對熱媒水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制要點進行分析，基本確定以調(diào)節(jié)閥C作為輔助調(diào)節(jié)手段，而調(diào)節(jié)閥A和B則作為主要手段，為避免三個調(diào)節(jié)閥在自動過程中出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，調(diào)節(jié)閥C主要熱媒水總流量在合理范圍以維持熱媒水系統(tǒng)穩(wěn)定運行。機組運行過程中管式GGH進口煙溫與機組負荷大基本呈線性關系，在高負荷階段空預器出口煙溫較高，煙氣冷卻器進口熱媒水流量處于較高水平，此時調(diào)節(jié)過程容易達到平衡。在低負荷階段空預器出口煙氣溫度偏低，則需要降低管式GGH進口冷卻器進水流量，由調(diào)節(jié)閥C增大開度來維持調(diào)節(jié)閥A、B減小開度所帶來整體流量減小以維持系統(tǒng)平衡，調(diào)節(jié)閥C控制邏輯如圖4所示。啟動前按照系統(tǒng)設計要求，通過蒸汽加熱器將熱媒水加熱至一定溫度，盡量提高鍋爐投煤時電除塵進口煙氣溫度。 
　　調(diào)節(jié)閥A和調(diào)節(jié)閥B控制低低溫電除塵進口煙溫，調(diào)節(jié)閥A控制冷卻器A、B、C通道出口溫度，調(diào)節(jié)閥B控制冷卻器D、E、F通道出口溫度。由于六臺冷卻器呈水平布置，因此處于中間位置的C、D通道進口煙溫高，B、E次之，而處于兩側(cè)的A、F通道進口煙溫低，且偏差較大。在單側(cè)調(diào)節(jié)中單個調(diào)節(jié)閥動作只能同時調(diào)節(jié)三個通道熱媒水流量，為低低溫電除塵效果且保護干電除塵設備，可以將三個通道出口煙溫三取中作為被控量，且將設定溫度往較高方向靠攏。同時可以通過關小靠邊側(cè)熱媒水通道進口手動閥門來進行二次流量分配，盡量使單側(cè)三個通道出口煙溫處于相當水平。由于溫度調(diào)節(jié)本身的滯后性，一般PID積分時間較長，為適應管式GGH進口煙溫突然變化，加入出口煙溫實際值與設定值偏差的前饋控制，加快相應速度。 
　　為系統(tǒng)安全，針對進口調(diào)節(jié)閥A、B和旁路調(diào)節(jié)閥C均設計相應閉鎖邏輯。 
　　1、 圖3中Ta、Tb、Tc為單側(cè)冷卻器出口煙溫，在送入PID模塊前進行數(shù)據(jù)處理，常用“三取中”模式；Fv指對應進口調(diào)節(jié)閥閥位反饋。 
　　2、 圖3中T1為PID模式由自動切手動條件，包含質(zhì)量判斷、熱媒水總流量F小于900t/h和T2條件。 
　　3、 圖3中T2為熱媒水泵運行過程中冷卻器溫度過高。 
　　4、 圖3中T3為熱媒水泵運行過程中熱媒水給水總流量F小于900t/h。 
　　5、 圖4中F為熱媒水總流量，嘉興電廠該測點安裝于管式GGH加熱器進水水母管；Fc為旁路調(diào)節(jié)閥閥位反饋。 
　　6、 圖4中T4為PID模式切至手動條件，包含內(nèi)容類似于T1；圖4中T5、T6均可參照圖3的T2、T3進行設置。 
　　由于熱媒水系統(tǒng)運行各項參數(shù)主要根據(jù)改造前空預器出口煙氣溫度以及流量進行設計，為避免系統(tǒng)運行情況惡化，在控制模型設計過程中必須根據(jù)設計料對溫度設置及流量設置范圍進行限制。 
　　四、控制效果分析及改進建議 
　　機組在穩(wěn)定運行及負荷調(diào)整過程中，調(diào)節(jié)閥A、B、C自動調(diào)節(jié)都能夠?qū)⒐苁紾GH出口煙溫控制在合理范圍內(nèi)，且系統(tǒng)響應速度快，切實有效低低溫電除塵效果，終實現(xiàn)煙塵濃度在低排放的合格范圍內(nèi)，該控制模型適合在相同結(jié)構(gòu)低排放改造及新建機組中進行推廣應用。 
　　根據(jù)熱媒水系統(tǒng)閥門布置情況分析，低低溫電除塵進口兩側(cè)對稱布置的三路通道煙氣溫度均呈遞增關系分布，而熱媒水溫度是相同的，因此在調(diào)節(jié)過程中電除塵各電場進口煙氣溫度很難達到同一水平，如圖2所示。如果能夠?qū)崦剿贸隹谥晾鋮s器六路冷卻水管道用三個調(diào)節(jié)閥進行控制，每個閥門控制對稱的兩路通道，即A-F、B-E、C-D各使用一個調(diào)節(jié)閥進行溫度調(diào)節(jié)，可以使電除塵進口溫度廠更加平衡，并且能夠更快適應各種不同工況下的變化。無論是在避免電除塵設備腐蝕還是低排放參數(shù)上都有更好的效果。