一种电除尘器分区变极距与脉冲协同控制方法及系统与流程

本公开涉及燃煤电厂烟气除尘技术及电气自动控制，尤其涉及一种电除尘器分区变极距与脉冲协同控制方法及系统。

背景技术：

1、电除尘器是燃煤电厂烟气粉尘治理的核心设备，其除尘效率与运行能耗可以直接影响电厂的环保合规与经济运行。随着对燃煤电厂排放标准的进一步提高，烟尘排放浓度限值已降至10mg/nm³甚至更低，电除尘器面临着提效与节能的双重挑战。然而，现有电除尘器普遍采用等极距、单一供电模式的设计与控制方案，存在以下突出问题：

2、其一，电场排放的烟气的流向，各区域的粉尘浓度、粒径分布和比电阻特性差异显著。但现有电除尘器的电场采用统一的极间距和同类型阴极线，未根据各区域的荷电与收尘需求进行差异化配置，导致前级预荷电区粉尘荷电不充分，末级精收尘区对细颗粒物的捕集效率偏低。

3、第二，现有电除尘器的电场多采用独立定压或定流控制，未能根据粉尘比电阻变化自适应切换供电模式。当采用燃用高比电阻煤种时，后级电场极易发生反电晕。现有技术多依赖浊度仪信号进行简单的功率增减，缺乏基于电气特性与电流谐波特征的精确在线检测与自适应供电切换能力，反电晕发生时既降低除尘效率又浪费电能。

4、第三，现有振打周期多为固定设置或仅做简单调整，未能与实时的供电功率和粉尘负荷有效联动。这种僵化的控制导致低负荷时振打过于频繁，加剧二次扬尘；高负荷时振打不足，致使极板积灰增厚、运行电压下降，影响设备稳定运行。

5、综上所述，现有电除尘器在极配结构、供电控制及清灰策略上均存在局限，难以兼顾超低排放要求下的高效除尘与节能降耗。因此，本领域亟需一种新的技术方案以解决上述问题。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种电除尘器分区变极距与脉冲协同控制方法及系统，用以解决相关电除尘器难以兼顾高效除尘与节能降耗的问题。

2、基于上述问题，第一方面，本公开实施例提供的一种电除尘器分区变极距与脉冲协同控制方法，包括：

3、获取电除尘器的分区配置信息；其中，所述电除尘器沿烟气流向划分为多个功能分区，每个功能分区包括至少一个电场，不同功能分区采用不同的极间距和阴极线配置；

4、基于所述分区配置信息，为各功能分区对应的电场匹配相应的供电模式，以使不同的功能分区在对应的供电模式下运行；

5、实时采集各电场的运行电气数据，基于所述运行电气数据计算反电晕特征指数，在所述反电晕特征指数满足预设反电晕条件的情况下，对相应电场进行供电模式切换；

6、以除尘性能指标和运行能耗指标为联合优化目标，对各电场的运行功率进行协同优化，得到各电场的目标功率设定值；

7、基于所述目标功率设定值，控制各电场执行功率调节，并根据各电场的实际运行功率与额定功率的比值，调整对应电场的振打周期。

8、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述电除尘器沿烟气流向依次划分为预荷电区、主收尘区和末级精收区三个功能分区；

9、所述预荷电区采用第一极间距配置，阴极线采用芒刺线；

10、所述主收尘区采用第二极间距配置，阴极线采用星形线；

11、所述末级精收区采用第三极间距配置，阴极线采用锯齿线；

12、其中，所述第一极间距小于所述第二极间距，所述第二极间距小于所述第三极间距；

13、各所述功能分区的极板高度方向设置有导流翅片。

14、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，基于所述分区配置信息，为各功能分区对应的电场匹配相应的供电模式，包括：

15、为所述预荷电区匹配工频高压直流供电模式，将所述预荷电区的运行电压设定为第一电压设定值，所述第一电压设定值不大于额定电压，以提供使粉尘充分荷电的电晕电流；

16、为所述主收尘区匹配高频电源供电模式，根据当前工况调节所述主收尘区的运行电压，以根据粉尘负荷变化维持电场均匀性；

17、为所述末级精收区匹配脉冲叠加直流的复合供电模式，将所述末级精收区的直流电压设定为低于第一电压设定值的第二电压设定值，并叠加具有预设脉冲参数的脉冲电压，以提高对细颗粒粉尘的捕获能力。

18、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述运行电气数据包括二次电压和二次电流；

19、所述基于所述运行电气数据计算反电晕特征指数，包括：

20、基于所述二次电压和所述二次电流，计算电压—电流曲线斜率；

21、在所述电压—电流曲线斜率与正常工况下基准斜率的比值小于预设斜率阈值且持续时间超过预设时长的情况下，对所述二次电流的波形进行快速傅里叶变换，提取目标谐波幅值；

22、基于所述电压—电流曲线斜率、所述正常工况基准斜率、所述目标谐波幅值以及基波电流幅值，计算所述反电晕特征指数。

23、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，在所述反电晕特征指数满足预设反电晕条件的情况下，对相应电场进行供电模式切换，包括：

24、在所述反电晕特征指数大于预设反电晕阈值的情况下，判定所述电场发生反电晕；

25、将发生反电晕的所述电场的当前供电模式切换为脉冲叠加直流供电，并将直流电压降低至额定电压的预设比例范围内。

26、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，以除尘性能指标和运行能耗指标为联合优化目标，对各电场的运行功率进行协同优化，得到各电场的目标功率设定值，包括：

27、以表征电除尘器运行功耗的运行能耗指标低于预设总运行功耗值为目标函数，以表征电除尘器出口粉尘浓度的除尘性能指标低于预设排放限值为约束条件，采用粒子群优化算法进行求解；

28、其中，粒子群优化算法中的每个粒子的位置向量表征电除尘器的一种电场功率分配方案，所述位置向量的维度表征所述电除尘器包含的电场数量，所述位置向量中的每个维度分量分别代表对应电场的功率设定值；

29、基于预设适应度函数，分别计算粒子群中每个粒子的适应度值；

30、在粒子群优化算法的迭代过程中，根据所述适应度值更新每个粒子的位置向量，直至满足预设迭代终止条件；

31、将满足所述预设迭代终止条件时，达到预设适应度值的粒子的位置向量，确定为目标功率分配方案；

32、提取所述目标功率分配方案中各维度分量的值，分别作为对应电场的目标功率设定值。

33、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述预设适应度函数为：；

34、其中，为电除尘器的总功耗；为惩罚系数，取值为至；为预测的电除尘器的出口粉尘浓度；为预设排放限值；为安全裕度系数，取值为0.85～0.95。

35、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，基于所述目标功率设定值，控制各电场执行功率调节，包括：

36、采用梯度式调节策略，分别调节每个电场的功率逐步逼近所述目标功率设定值；其中，单次调节幅度不超过当前功率的预设百分比，相邻两次调节间隔不小于预设时间；

37、在调节过程中持续监测电除尘器的实际出口粉尘浓度，在所述实际出口粉尘浓度超过第一安全阈值的情况下，回退至上一调节状态的功率设定值；

38、在所述实际出口粉尘浓度超过第二安全阈值的情况下，将全部电场对应的功率设定值调节至额定功率并触发报警。

39、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，根据各电场的实际运行功率与额定功率的比值，调整对应电场的振打周期，包括：

40、在所述比值小于第一比值阈值的情况下，将振打周期调节至预设基准振打周期的第一倍数范围；

41、在所述比值不小于所述第一比值阈值且不大于第二比值阈值的情况下，将振打周期调节至预设基准振打周期；

42、在所述比值大于所述第二比值阈值的情况下，将所述振打周期调节至预设基准振打周期的第二倍数范围；

43、监测每次振打后电场的二次电压恢复率，在所述二次电压恢复率小于预设恢复率阈值的情况下，将所述振打周期调节至预设基准振打周期的第三倍数范围。

44、第二方面，本公开提供了一种电除尘器分区变极距与脉冲协同控制系统，包括：

45、获取模块，用于获取电除尘器的分区配置信息；其中，所述电除尘器沿烟气流向划分为多个功能分区，每个功能分区包括至少一个电场，不同功能分区采用不同的极间距和阴极线配置；

46、匹配模块，用于基于所述分区配置信息，为各功能分区对应的电场匹配相应的供电模式，以使不同的功能分区在对应的供电模式下运行；

47、切换模块，用于实时采集各电场的运行电气数据，基于所述运行电气数据计算反电晕特征指数，在所述反电晕特征指数满足预设反电晕条件的情况下，对相应电场进行供电模式切换；

48、优化模块，用于以除尘性能指标和运行能耗指标为联合优化目标，对各电场的运行功率进行协同优化，得到各电场的目标功率设定值；

49、调节模块，用于基于所述目标功率设定值，控制各电场执行功率调节，并根据各电场的实际运行功率与额定功率的比值，调整对应电场的振打周期。

50、本公开实施例的有益效果包括：

51、本公开实施例提供的一种电除尘器分区变极距与脉冲协同控制方法及系统，其中方法包括：获取电除尘器的分区配置信息；其中，所述电除尘器沿烟气流向划分为多个功能分区，每个功能分区包括至少一个电场，不同功能分区采用不同的极间距和阴极线配置；基于所述分区配置信息，为各功能分区对应的电场匹配相应的供电模式，以使不同的功能分区在对应的供电模式下运行；实时采集各电场的运行电气数据，基于所述运行电气数据计算反电晕特征指数，在所述反电晕特征指数满足预设反电晕条件的情况下，对相应电场进行供电模式切换；以除尘性能指标和运行能耗指标为联合优化目标，对各电场的运行功率进行协同优化，得到各电场的目标功率设定值；基于所述目标功率设定值，控制各电场执行功率调节，并根据各电场的实际运行功率与额定功率的比值，调整对应电场的振打周期。本公开通过为不同分区配置不同极间距和阴极线，并匹配相应供电模式，提高了各分区在不同烟气条件下的除尘效率并降低了能耗；基于运行电气数据计算反电晕特征指数，并在满足条件时切换供电模式，以抑制反电晕现象，维持电场稳定运行；并且通过对除尘性能指标和运行能耗指标进行协同优化，实现了多电场功率的合理分配，在保证除尘效果的同时可以降低整体运行功耗；根据运行功率调整对应电场的振打周期，使振打清灰频率与电场运行状态相匹配，减少了二次扬尘和清灰不足问题。