220th循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)機(jī)變頻改造及經(jīng)濟(jì)性分析

信息來源：發(fā)布時(shí)間：2020-08-27閱讀：477

表2變頻器改造前4號(hào)鍋爐風(fēng)機(jī)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)負(fù)荷/（Th1）1號(hào)引風(fēng)機(jī)一次風(fēng)機(jī)擋板開度電流/A實(shí)際功率/kW占額定比值擋板開度電流/A實(shí)際功率/kW占額定比值/%風(fēng)量錦西石化分公司熱電公司“煤代油”工程安裝3臺(tái)220th盾環(huán)流化床鍋爐。鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)HG-410/9.8―LM20型，其中4號(hào)鍋爐于2002年10月投產(chǎn)。鍋爐采用一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)供風(fēng)，根據(jù)熱電公司實(shí)際情況，鍋爐很少滿負(fù)荷運(yùn)行，大部分在120~180fh負(fù)荷之間運(yùn)行。風(fēng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，用擋板開度控制風(fēng)量，不僅難以滿足對(duì)風(fēng)量精確調(diào)節(jié)的要求，而且擋板節(jié)流造成大量能量損失，其產(chǎn)生的劇烈振動(dòng)經(jīng)常引起風(fēng)箱開裂，刺耳的噪音對(duì)工作環(huán)境污染非常嚴(yán)重。能量損失的直接表現(xiàn)是廠用電率高，220fh循環(huán)流化床鍋爐廠用電率達(dá)到18%.因此，對(duì)4號(hào)循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，實(shí)現(xiàn)其優(yōu)化運(yùn)行非常必要。

　　1風(fēng)機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀及采用變頻調(diào)節(jié)的可行性1變頻器改造前鍋爐風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況4號(hào)鍋爐風(fēng)機(jī)及電機(jī)設(shè)計(jì)性能參數(shù)見表1鍋表1 4號(hào)鍋爐風(fēng)機(jī)及電機(jī)設(shè)計(jì)性能參數(shù)項(xiàng)目一次風(fēng)機(jī)二次風(fēng)機(jī)1號(hào)引風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)型號(hào)風(fēng)機(jī)流量/h風(fēng)機(jī)全壓/ka電機(jī)型號(hào)額定電壓/kV額定電流/A額定功率/kW額定轉(zhuǎn)速/爐風(fēng)機(jī)變頻器改造前4號(hào)鍋爐1號(hào)引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表2在低負(fù)荷工況下，一次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的擋板僅在1/3左右，尤其是一次風(fēng)量在額定風(fēng)量的1/3左右，而功率己經(jīng)超過電機(jī)額定功率的80%，因此節(jié)流損失較大。

　　12風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)的可行性風(fēng)機(jī)采用控制擋板開度的節(jié)流調(diào)節(jié)方式浪費(fèi)電能，如果能通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)改變風(fēng)量則可以節(jié)電，因風(fēng)量和轉(zhuǎn)速一次方成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，風(fēng)機(jī)的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)，如要求風(fēng)量減少為1/2時(shí)，只需使轉(zhuǎn)速降為1/2即可，而軸功率則減少至1/8節(jié)約7/8的電功率，效果非常顯著。而采用傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速保持不變，只調(diào)節(jié)擋板開度，雖然擋板的開度減小，但功率大部分用來克服管道通風(fēng)阻力而被浪費(fèi)掉，采用變頻調(diào)速控制風(fēng)量和流量節(jié)電可達(dá)到20%~70%.因此，如果風(fēng)機(jī)裕量大或調(diào)節(jié)范圍寬，安裝變頻器具有很大的節(jié)電潛力。

　　2變頻調(diào)速的工作原理與特性選用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSERT―A系列高壓變頻器，對(duì)4號(hào)鍋爐進(jìn)行高壓變頻改造。

　　1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HARSERT―A系列6kV高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)由移相變壓器、功率單元和控制器組成，其結(jié)構(gòu)見每臺(tái)變頻器有21個(gè)功率單元，每7個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全相同，可以互換，為基本的交一直一交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過對(duì)GB逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得如所示的波形。

　　系統(tǒng)輸出的相電壓階梯PWM波形而成星型連接給電機(jī)供電，通過對(duì)每個(gè)單元的PM波形進(jìn)行重組，可得到所示的階梯PM波形。

　　3控制器控制器核心由高速單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)算法可以保證電機(jī)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行性能?？刂破鬟€包括1臺(tái)內(nèi)置的PLC用于柜體內(nèi)開關(guān)信號(hào)的邏輯處理及與現(xiàn)場(chǎng)各種操作信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)的協(xié)調(diào)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。控制器結(jié)構(gòu)上采用VME標(biāo)準(zhǔn)箱體結(jié)構(gòu)，各控制單元板采用FPACPLD等大規(guī)模集成電路和表面焊接技術(shù)系統(tǒng)具有極高的可靠性。

　　另外，控制器與功率單元之間采用光纖通信技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能。

　　3變頻調(diào)速改造系統(tǒng)方案3.1總體構(gòu)成風(fēng)機(jī)配套電機(jī)采用“一拖一”變頻控制，對(duì)4號(hào)鍋爐一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)和1號(hào)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行高壓變頻改造，總體控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為一次風(fēng)機(jī)采用HARVEST /100型變頻器，1號(hào)引風(fēng)機(jī)采用HARVEST-A06/065型變頻器。

　　2操作方案了工頻旁路回路。具體的設(shè)計(jì)方案如所示。QF為用戶的真空斷路器，GS、口玫和QS為3臺(tái)高壓隔離刀閘。在QS和口玫之間是高壓變頻器，QS為旁路刀閘。當(dāng)電機(jī)需變頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)首先將QS拉開，然后合1和Q2刀閘，最后再合真空斷路器QF吏變頻器帶電并啟動(dòng)變頻器以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。當(dāng)電機(jī)需工頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將1和0*刀閘拉開，將QS旁路刀閘合入，最后合真空斷路器QF直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)工頻運(yùn)行。此運(yùn)行方式為變頻器故障或檢修等特殊情況下用工頻來保證設(shè)備運(yùn)行的備用工作方式。

　　4改造效果1節(jié)能4號(hào)鍋爐3臺(tái)風(fēng)機(jī)經(jīng)變頻調(diào)速改造后，節(jié)能效果顯著。鍋爐變頻調(diào)速改造前后電機(jī)電流運(yùn)行參數(shù)見表4電機(jī)功率見表5由表4和表5可以看出：4號(hào)鍋爐變頻改造后，風(fēng)機(jī)電流明顯減小，節(jié)能效果十分顯著，鍋爐廠用電率降為10%左右。

　　4號(hào)鍋爐變頻調(diào)速改造前后電機(jī)電流比較負(fù)荷一次風(fēng)機(jī)電流/A二次風(fēng)機(jī)1電流/A.1號(hào)引風(fēng)機(jī)電流/A改造前改造后改造前改造后改造前改造后表54號(hào)鍋爐變頻改造前后電機(jī)功率比較負(fù)荷一次風(fēng)機(jī)功率/kv二次風(fēng)機(jī)功率/IW 1號(hào)引風(fēng)機(jī)功率/IW /（*h改造前改造后節(jié)能改造前改造后節(jié)能改造前改造后節(jié)能一次主回路接線圖在30~40H的頻率范圍，與工頻50H湘比，降低了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。啟動(dòng)時(shí)的緩慢升速過程也使整套風(fēng)機(jī)機(jī)械設(shè)備的零部件、密封和軸承等的使用壽命大大延長(zhǎng)。不用擋板調(diào)風(fēng)，調(diào)風(fēng)擋板的使用壽命大大延長(zhǎng)，使檢修維護(hù)工作量減少，降低了檢修工作強(qiáng)度和費(fèi)用。

　　43減輕電氣系統(tǒng)的沖擊當(dāng)電機(jī)通過工頻直接啟動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生6~8倍的電機(jī)額定電流。這個(gè)電流值將大大增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量，從而減少電機(jī)的壽命。而米用變頻后，電機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，可以在零速零電壓?jiǎn)?dòng)他可適當(dāng)加轉(zhuǎn)矩提升）直到達(dá)到工作電流為止。一旦頻率和電壓的關(guān)系建立，變頻器就可以按照V/域矢量控制方式帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行工作，對(duì)電網(wǎng)幾乎沒有沖擊。

　　5經(jīng)濟(jì)效益購買4號(hào)鍋爐一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)和1號(hào)引風(fēng)機(jī)變頻器費(fèi)用為220萬元，輔材及安裝費(fèi)為40萬元，共計(jì)260萬元。4號(hào)鍋爐負(fù)荷分配為5個(gè)月供暖期負(fù)荷190th5個(gè)月非供暖期150th1個(gè)月170th1個(gè)月140th運(yùn)行時(shí)間按6500h/a計(jì)算，每年節(jié)電426萬1W.h每h按成本價(jià)0.38元計(jì)算，4號(hào)鍋爐全年可節(jié)約資金161. 88萬元，不到2年即可收回成本。

　　6結(jié)束語1同米用變頻調(diào)速后。驅(qū)動(dòng)電電動(dòng)機(jī)本i工作bUshift而且還減輕了風(fēng)道振動(dòng)，提高了機(jī)組安全性和4號(hào)鍋爐變頻改造后，完全滿足了鍋爐運(yùn)行要求，廠用電率由18%降至10%不僅節(jié)能效果顯機(jī)組不同時(shí)期不同保養(yǎng)方法在余姚燃機(jī)電廠的應(yīng)用李良濤1姜軍2（1華北電力大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院，河北保定0710032東北電力科學(xué)研究院有限公司，遼寧沈陽110006）等方法。在天然氣氣壓。氣量不足階段，采取十八脘基胺和蒸汽壓力法。介紹了不同階段保養(yǎng)用臨時(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成及保養(yǎng)方法的實(shí)施過程。

　　I丨TM621. 3丨丨B丨文章編號(hào)丨1004―浙江國華余姚燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司一期工程裝機(jī)容量為1X780MW公司選用美國GE公司生產(chǎn)的S09FA型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。主設(shè)備包括2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)、1臺(tái)汽機(jī)、2臺(tái)余熱鍋爐和3臺(tái)配套的發(fā)電機(jī)。2臺(tái)余熱鍋爐為美國DELTAK公司制造，凝汽器為韓國斗山公司制造。電廠采用清潔燃料一東海天然氣。電廠于2004年6月28日澆筑第一方混凝土，2005年9月具備聯(lián)合循環(huán)并網(wǎng)發(fā)電條件。因天然氣未供應(yīng)，使發(fā)電設(shè)備被迫進(jìn)入投產(chǎn)前全面保養(yǎng)階段。2006年10月，天然氣供氣管線建成，具備供氣條件，機(jī)組實(shí)現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)。受天然氣氣量、氣壓的限制，機(jī)組只能達(dá)到30%的負(fù)荷，機(jī)組進(jìn)入定期啟動(dòng)保養(yǎng)階段。

　　1保養(yǎng)方案的選擇1.1長(zhǎng)期保養(yǎng)東海天然氣供氣滯后消息確認(rèn)后，設(shè)備保養(yǎng)的問題正式提出，在基建安裝調(diào)試階段保養(yǎng)與安裝、調(diào)試同步進(jìn)行，收集了GE燃機(jī)、汽機(jī)、鍋爐等設(shè)備有關(guān)的保養(yǎng)資料，到國內(nèi)防銹蝕的科研單位、設(shè)備保養(yǎng)的相關(guān)企業(yè)調(diào)研，請(qǐng)專家共同研究探討方案。針對(duì)機(jī)組處于干燥、未運(yùn)行狀態(tài)，確定了此階段的保養(yǎng)方案主要采用充氮、熱風(fēng)、干燥、刷防腐涂料、充保護(hù)液、運(yùn)行維護(hù)等保養(yǎng)方法。

　　12短期保養(yǎng)在天然氣供氣后，由于受天然氣的氣量、氣壓限制不能長(zhǎng)期運(yùn)行，只能采取定期運(yùn)行的方式。此狀態(tài)下，鍋爐、汽機(jī)、凝汽器、加熱器等熱力設(shè)備停運(yùn)期間，如果不采取有效的保護(hù)措施，水汽側(cè)的金屬表面會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈腐蝕（稱為停用腐蝕）其本質(zhì)屬于氧腐蝕，會(huì)使停用設(shè)備金屬表面在短期內(nèi)遭到大面積腐蝕破壞，加劇熱力設(shè)備運(yùn)行時(shí)的腐蝕。

　　對(duì)此情況請(qǐng)有關(guān)專家論證，這一階段采取十八脘基胺保養(yǎng)方式。十八脘基胺是火力發(fā)電廠機(jī)組熱電設(shè)備停用防腐蝕藥劑。在一定的溫度及壓力下，十八脘基胺與金屬表面接觸后，形成一層分子層月膜隔絕金屬與腐蝕介質(zhì)，從而防止水、大氣中氧及二氧化碳對(duì)金屬的腐蝕。在機(jī)組準(zhǔn)備停用時(shí)，將十八脘基胺加入熱力系統(tǒng)中，進(jìn)入鍋爐時(shí)在高溫下部分進(jìn)入蒸汽，存在于鍋爐、汽機(jī)及熱力系統(tǒng)的汽、水兩相中，在熱力系統(tǒng)所有部位的金屬表面形成一層憎水性保護(hù)膜起到保護(hù)作用。

　　2工程結(jié)束初期長(zhǎng)期保養(yǎng)方案的實(shí)施21受熱面管內(nèi)部保養(yǎng)21.1保養(yǎng)方法李賀新（1971―）男碩士，工程師，從事電廠技術(shù)管理及機(jī)組運(yùn)行等工作。

　　4.2減輕風(fēng)道振動(dòng)4號(hào)鍋爐一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)和1號(hào)引風(fēng)機(jī)改高壓變頻后，不但降低了風(fēng)機(jī)電耗，而且因轉(zhuǎn)速降低，完全改變了風(fēng)在管道中的振動(dòng)頻率。由于風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在變頻狀態(tài)下工作，工作頻率不斷變化，使風(fēng)道的固有共振頻率很難與工作頻率一致，從而避免了共振的產(chǎn)生；一次風(fēng)管線和二次風(fēng)管線振動(dòng)明顯減弱，解決了風(fēng)道在工頻狀態(tài)下振動(dòng)大、風(fēng)道時(shí)常被振動(dòng)開裂的問題。通過在風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，變頻改造前后現(xiàn)場(chǎng)噪聲分別為99cB（A）和81dB（A），改善了工作環(huán)境。

　　12工作特性輸入側(cè)由移相變壓器為每個(gè)單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為3組，構(gòu)成42脈沖整流方式。這種多級(jí)移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)絡(luò)的電流波形，使其負(fù)載下網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1另外，由于變壓器副邊繞組的獨(dú)立性，使每個(gè)功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立，類似常規(guī)低壓變壓器，便于采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)。

　　1輸出側(cè)由每h個(gè)單元的u、v輸出端子相互互串接2經(jīng)濟(jì)性。在4號(hào)鍋爐變頻改造的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，公司準(zhǔn)備在56號(hào)鍋爐上進(jìn)行推廣。