220t／h循環流化床鍋爐風機變頻改造及經濟性分析改造,變頻,分析,經濟性,經濟性分析,改造淺析,220T,220t,性分析,變頻器

　　220t／h循環流化床鍋爐風機變頻改造及經 濟性分析 14 東北電力技術2008 220t/h循環流化床鍋爐風機變頻改造 及經濟性分析 FrequencyConversionofInducedDraftFanRetrofitand EconomicAnalysison220t/hCFBBoiler (1.錦西石化分公司熱電公司,遼寧葫蘆島125001;2.東北電力科學研究院有限公司,遼寧沈陽110006; 3.沈陽華孚通風設備有限公司,遼寧沈陽110021) 摘要:介紹了220t/h循環流化床鍋爐風機變頻改造的目的,方案和效果,通過比較變 頻調節與擋板調節,改造后提高了鍋 爐安全性和經濟性,具有在其它鍋爐上進行推廣的價值. 關鍵詞:循環流化床鍋爐;風機;變頻器;節能 [中圖分類號]TK223[文獻標識碼]B[文章編碼]1004—7913(2008)02—0014—03 錦西石化分公司熱電公司煤代油工程安 臺220t/h循環流化床鍋爐.鍋爐為哈爾濱鍋 爐廠有限責任公司生產HG 一410/9.8 一L.M20 其中4號鍋爐于2002 年lO 月投產.鍋爐采用一次 風機,二次風機,引風機和高壓風機供風,根據熱 電公司實際情況,鍋爐很少滿負荷運行,大部分在 120～180t/h 負荷之間運行.風機在額定轉速運 行,用擋板開度控制風量,不僅難以滿足對風量精 確調節的要求,而且擋板節流造成大量能量損失, 其產生的劇烈振動經常引起風箱開裂,刺耳的噪音 對工作環境污染非常嚴重.能量損失的直接表現是 廠用電率高,220t/h 循環流化床鍋爐廠用電率達 到18%.因此,對4 號循環流化床鍋爐風機進行 節能改造,實現其優化運行非常必要. 風機運行現狀及采用變頻調節的可行性表14 號鍋爐風機及電機設計性能參數 爐風機變頻器改造前4 號鍋爐1 號引風機和一次風 機的運行統計數據見表2.在低負荷工況下,一次 風機和引風機的擋板僅在1/3 左右,尤其是一次風 量在額定風量的1/3 左右,而功率已經超過電機額 定功率的80%,因此節流損失較大. 1.2 風機采用變頻調節的可行性 1.1 變頻器改造前鍋爐風機運行狀況風機采用控制擋板開度的節流調節方式浪費 號鍋爐風機及電機設計性能參數見表1.鍋能,如果能通過轉速調節改變風量則 可以節電,因 變頻器改造前4號鍋爐風機運行統計數據 負荷 號引風機一次風機擋度電實際 h_1)l29 l3O l3O l32 135 142 32 32 32 32 32 32 46 44 44 44 43 43 424 406 406 406 396 396 85 8l 8l 8l 79 79 25 25 25 25 25 25 lOl loo loo loo loo loo 93l 922 922 922 922 922 83 82 82 82 82 82 4l241 41560 41708 393l0 41578 41835 2008 期東北電力技術l5風量和轉速一次方成正比,風壓與轉速的平方成正 比,風機的軸功率與轉速的立方成正比.當采用轉 速調節時,如要求風量減少為1/2 時,只需使轉速 降為1/2 即可,而軸功率則減少至1/8,節約7/8 的電功率,效果非常顯著.而采用傳統的調節,轉 速保持不變,只調節擋板開度,雖然擋板的開度減 小,但功率大部分用來克服管道通風阻力而被浪費 掉,采用變頻調速控制風量和流量節電可達到 20%～70%.因此,如果風機裕量大或調節范圍 寬,安裝變頻器具有很大的節電潛力. 變頻調速的工作原理與特性選用北京利德華福電氣技術有限公司生產的 HARSVERT—A 系列高壓變頻器,對4 號鍋爐進行 高壓變頻改造. 2.1 系統結構 HARSVERT—A 系列6kV 高壓變頻調速系統 由移相變壓器,功率單元和控制器組成,其結構見 圖1.每臺變頻器有21 個功率單元,每7 個功率 單元串聯構成一相.每個功率單元結構上完全相 同,可以互換,為基本的交一直一交單相逆變電 路,整流側為二極管三相全橋,通過對IGBT 橋進行正弦PWM控制,可得如圖2所示的波形. 移相變壓器 嵌入式人機界面PLc 高壓變頻調速系統結構2.2 工作特性 輸入側由移相變壓器為每個單元供電,移相變 壓器的副邊繞組分為3 組,構成42 脈沖整流方式. 這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網絡的 電流波形,使其負載下網側功率因數接近1.另 外,由于變壓器副邊繞組的獨立性,使每個功率單 元的主回路相對獨立,類似常規低壓變壓器,便于 采用現有的成熟技術. 輸出側斑每個單元的U,V 輸出端子相互串接 系統輸出的相電壓階梯PWM波形而成星型連接給電機供電,通過對每個單元的PWM 波形進行重組,可得到圖3 所示的階梯PWM波形. 2.3 控制器 控制器核心由高速單片機來實現,設計算法可 以保證電機達到最優的運行性能.控制器還包括1 臺內置的PLC,用于柜體內開關信號的邏輯處理及 與現場各種操作信號和狀態信號的協調,增強了系 統的靈活性.控制器結構上采用VME 標準箱體結 構,各控制單元板采用FPGA,CPLD 等大規模集 成電路和表面焊接技術,系統具有極高的可靠性. 另外,控制器與功率單元之間采用光纖通信技術, 低壓部分和高壓部分完全可靠隔離,系統具有極高 的安全性,同時具有很好的抗電磁干擾性能. 變頻調速改造系統方案3.1 總體構成 風機配套電機采用一拖～變頻控制,對4 號鍋爐一次風機,二次風機和1 號引風機進行高壓 變頻改造,總體控制系統結構為一次風機采用 HARVEST—A06/135 型變頻器,二次風機采用 HARVEST—A06/100 型變頻器,1 號引風機采用 HARVEST—A06/065 型變頻器. 3.2 操作方案 為了增加運行的可靠性和安全性,系統還增設 16 東北電力技術2008 了工頻旁路回路.具體的設計方案如圖4所示. QF 為用戶的線 臺高壓隔離刀閘.在Qs1和Qs2 之間是高壓變頻 器,Qs3 為旁路刀閘.當電機需變頻運行時,應首 先將QS3 拉開,然后合Qs1 和Qs2 刀閘,最后再 合真空斷路器QF 使變頻器帶電并啟動變頻器以驅 動電機.當電機需工頻運行時,應將Qs1 和Qs2 刀閘拉開,將Qs3 旁路刀閘合人,最后合真空斷 路器QF 直接驅動電機工頻運行.此運行方式為變 頻器故障或檢修等特殊情況下用工頻來保證設備運 行的備用工作方式. 改造效果4.1 節能 號鍋爐3臺風機經變頻調速改造后,節能效 果顯著.鍋爐變頻調速改造前后電機電流運行參數 見表4,電機功率見表5.由表4 號鍋爐變頻改造后,風機電流明顯減小,節能效果十分顯著,鍋爐廠用電率降為10%左右. 表44 號鍋爐變頻調速改造前后電機電流比較 負荷一次風機電流/A 二次風機電濟A1 號引風機電流/A /(th)改造前改造后改造前改造后改造前改造后 140ll l5ll2 l69l4 4-55238 表54 號鍋爐變頻改造前后電機功率比較 負荷一次風機功kW二次風機功kW1 號引風機功彰kW /(t.h)改造前改造后節能改造前改造后節能改造前改造后節能 140991.76658.32333.44651.663o8.68342.98409.84213.11196.72 15110o0.31632.67367.63668.8l248.664 加.15409.84l80.33229.5l 1691060.15615.57444.58668.8l334.41334.41426.23278.69l47.54 1901102.9o880.61222.29677.38385.85291.53426.23311.48114.75 4.2 減輕風道振動 號鍋爐一次風機,二次風機和1號引風機改 高壓變頻后,不但降低了風機電耗,而且因轉速降 低,完全改變了風在管道中的振動頻率.由于風機 的驅動電機在變頻狀態下工作,工作頻率不斷變 化,使風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生;一次風管線和二次風管線 振動明顯減弱,解決了風道在工頻狀態下振動大, 風道時常被振動開裂的問題.通過在風機現場測 量,變頻改造前后現場噪聲分別為99dB(A)和81 dB(A),改善了工作環境. 同時,采用變頻調速后,驅動電動機基本工作 6kV 母線OHz 的頻率范圍,與工頻5OHz 相比, 降低了風機轉速.啟動時的緩慢升速過程也使整套 風機機械設備的零部件,密封和軸承等的使用壽命 大大延長.不用擋板調風,調風擋板的使用壽命大 大延長,使檢修維護工作量減少,降低了檢修工作 強度和費用. 4.3 減輕電氣系統的沖擊 當電機通過工頻直接啟動時,將產生6～8 的電機額定電流.這個電流值將大大增加電機繞組的電應力并產生熱量,從而減少電機的壽命.而采 用變頻后,電機實現了軟啟動,可以在零速零電壓 啟動(也可適當加轉矩提升),直到達到工作電流 為止.一旦頻率和電壓的關系建立,變頻器就可以 按照V/f 或矢量控制方式帶動負載進行工作,對電 網幾乎沒有沖擊. 經濟效益購買4 號鍋爐一次風機,二次風機和1 機變頻器費用為220萬元,輔材及安裝費為4O 元,共計260萬元.4 號鍋爐負荷分配為5 個月供 暖期負荷190t/h,5 個月非供暖期150t/h,1 個月 170t/h,1 個月140t/h.運行時間按6500h/a 算,每年節電426萬kW?h,每kW?h 按成本價 0.38 元計算,4 號鍋爐全年可節約資金161.88 元,不到2年即可收回成本. 號鍋爐變頻改造后,完全滿足了鍋爐運行要求,廠用電率由18%降至10%,不僅節能效果顯 著,而且還減輕了風道振動,提高了機組安全性和 2008 期東北電力技術17機組不同時期不同保養方法 在余姚燃機電廠的應用 DifferentMaintenanceMethodatDifferentStage forYuyaoGasTurbineUnit (1.華北電力大學環境工程學院,河北保定071003;2.東北電力科學研究院有限公司,遼寧沈陽110006) 摘要:電廠基建工程結束初期,S209FA 燃氣聯合循環機組的保養主要采用充氮,干 風,刷防腐涂料,充保護液,運行維護 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 階段保養用臨時系統的構成及保養方 法的實施過程. 關鍵詞:不同階段;燃氣輪機;聯合循環;保養方法;實施 [中圖分類號]TM621.3[文獻標識碼]B[文章編號]1004—7913(2008)02—0017—05 浙江國華余姚燃氣發電有限責任公司一期工程 裝機容量為1780MW,公司選用美國GE 公司生 產的S209FA 型燃氣發電機組.主設備包括2 氣輪機,1臺汽機,2 臺余熱鍋爐和3 臺配套的發 電機.2 臺余熱鍋爐為美國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—— 東海天然氣.電廠于2004 月28日澆筑第一方 混凝土,2005 月具備聯合循環并網發電條件.因天然氣未供應,使發電設備被迫進入投產前全面 保養階段.2006 年10 月,天然氣供氣管線建成, 具備供氣條件,機組實現聯合循環.受天然氣氣 量,氣壓的限制,機組只能達到30%的負荷,機 組進入定期啟動保養階段.