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350MW机组锅炉一次风机变频改造可行性分析

作者:聊城工业风机厂家  来源:未知  浏览次数: 日期:2020-06-02 11:50

*:周生清(1973-男,江苏海安人,东南大学热能工程03级硕士;随着电力市场改革的不断深入和燃料价格的不断上涨,华能国际电力有限公司南通电厂产业已成为火电厂提高机组自主水平、降低火电厂发电成本的迫切问题。长期以来,火力发电厂锅炉离心风机在运行过程中存在以下问题:电机按固定速度运行,采用挡板调节风量,导致功率损耗大,虚功率消耗大;挡板调节质量差,执行机构容易失效,主动输入率低。电机启动时,启动电流大,对电机的冲击大,严重影响电机的绝缘功能和使用寿命。然而,变频调速具有效率高、调速范围宽、精度高、调速平稳、无级调速等优点。采用变频调速技术是解决上述问题的一种很好的手段,近年来在电厂中得到了广泛的应用。华能南通电厂3、4号锅炉为美国BW公司生产的CAROLINA型燃煤辐射锅炉,采用一次风正压直吹式制粉系统。一次风类型为两台L3N电动恒速双吸离心风机,由进口导叶调节,由英国豪登公司提供。风机风量裕量为57,扬程裕量为30,发动机裕量为90,额定轴功率为893千瓦,发动机容量为1695千千瓦。投产以来,对各种经济数据的分析表明,我厂3号锅炉和4号锅炉设计中一次风机的选型明显较大。工况变化时,风机进口由挡板调节,调节范围在10-40之间。自2001年江苏省投入运行以来,负荷变化加大,一次风挡板调节频繁,节能损失很大。当锅炉满负荷时,电流约为110安培,而12台通信容量和设计合理的锅炉的一次风机在同等负荷下仅约为90安培。为了节能降耗,降低厂用电消耗率,对3、4号锅炉的一次风机进行相关改造已成为我厂相关技术人员必须考虑的问题。通过对各种方案的比较分析,变频创新是一种更富于幻想的方案。风压调节稳定,集散控制系统主控幻想。此外,它在经济上是可行的,并具有显著的投资效益。下面,作者将阐述我厂3、4号锅炉一次风电机高压变频改造技术的可行性、改造方案及经济应用前景。二、一次风电机变频改造技术的理论基础,锅炉4一次风机为斗嘴P290*叶片后倾离心风机,其运行特性曲线如下:N*风机有效总功率;效率,由于部门损失,风扇轴上的功率不能完全传输到空气中。效率参数可以用来指示风扇是否工作良好。2.根据离心风机参数的比例定律,控制发散转速时的H-Q关系曲线如下图所示。当风机转速从n变为:后风量q、风压h与轴功率n的关系:在目前国内高压变频器生产厂家日益增多,技术日趋成熟的情况下,这种方案在今天很少使用。也就是说,空气体积与转速成正比,空气压力与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。当管道的风阻R不变时,风量和通风阻力之间的关系确定为常数,即风量Q和通风阻力H按照阻力规律变化,即H=Q2之间的抛物线关系曲线。H-Q被称为管道特性曲线。如图所示,很明显

根据生产工艺要求,当空气量从齐减少到(如50)时,如果采用风门方式,相当于增加管道阻力,使管道阻力特性变为曲线一,系统工作点从原来的工作点1变为新的工作点2。如图2所示,如果风采用变频转速控制体模式,根据风机参数的比例规律,风机转速由至下降,并绘制出转速n2下的风压-风量特性曲线,如图w所示,系统的工作点由原来的工作点1变为新的工作点3。显然,在满足相同风量Q2的环境下,气压H3大大降低,轴功率N3(与面积3H30Q2成正比)也显著降低。与风门被调节时的轴功率N2相比,功率被节省(从上面的分析可以看出,即,空气体积Q与转速N平方成正比,空气压力H与转速N平方成正比,轴功率N与转速N立方成正比)。当外界对风机风量的需求降低时,风机转速同步降低,轴功率以转速的三次方速度降低。例如,当空气量减少80时,轴功率将减少到原始功率的51%。当然,这是一场理论竞赛。在实际操作中,还需要考虑因转速降低而导致的效率降低以及对组件效率损失的额外掌握等。在此过程中,还必须考虑掌握合适的转速,保证在满足风量要求的同时满足风压要求。但是这些影响非常小。因此,采用调速机构是调节变负荷风机风量的有效途径。三、对目前采用的几种创新方案的比较表明,该方案的产品主要是西门子公司的产品,因此也称之为西门子方案。如图所示,该方案侧重于低压变频器,即在低压变频器的输入侧增加一个降压变压器,以将6kV降低到低压变频器的合适输入电压,并在低压变频器的输出侧增加一个升压变压器,以使输出电压与电动机的额定电压相匹配。降压变压器采用三绕组变压器,两个次级绕组相差30*角,实现12脉冲工作模式,降低主回路的谐波,由于变频器的输出含有较高的谐波和DC分量,dv/dt高,需要专门设计升压变压器。这种方案适用于创新项目。其优点是:1)方案成熟。目前,它在中国被广泛使用。(2)不需要更换原电机电缆。(3)便于实现切换功能。(4)投资少。缺陷:(1)由于两次电压转换,损耗增加,效率降低。(2)产生大量高次谐波,需要滤波组件。(3)升压变压器有谐波发热。(4)长期运行成本较高。降压变压器、低压逆变器、升压变压器、高压变压器、一次风机、一高一低一高方案。如图所示,采用额定电压为6kV的高压变频器直接驱动电机实现变频调速。该型电机整体效率高,技术先进,布局简单可靠,适用于大容量电机,对电机无特殊要求,可用于任何普通异步电机,无额外的电热、转矩脉动和谐波噪声。缺点是初始投资大。然而,该方案效率高,节能优势明显。考虑到以上两种方案,两种方案在节能方面都是可行的。在一次性投资许可的情况下,方案二是非常可行的。目前,该方案的应用局限性越来越普遍,节能效果明显。四、二次风机变频调节相关系统设计证书系统要求一次风机风量

据统计,2002年7月,当电厂年平均负荷率较高时,一次风机入口调节挡板平均开度为30,2006年3月,当年平均负荷较低时,一次风机入口调节挡板平均开度为26。与20-40的设计调节开度相比,这表明该厂一次风机的调节裕度相当大。在实际的调速控制中,可以认为风量参数在满足风压的过程中满足了所有的负荷要求,是在负荷要求下仅通过辩论风压参数得到的调速限制和功耗条件。1.风扇速度调节的范围是已知的:主风扇的正常风压被限制在90-轴功率n与转速n的三次方成比例,即V等于=(3)。替代显示轴功率V将下降到额定功率的54.5%。根据该厂近年来的负荷情况,保守估计表明,一次风机变频改造后,节电应为当前平均功率的25%左右。风机额定功率为893千瓦,年运行时间为7000小时,因此每台锅炉每年可节约电能312.5万千瓦时。合同价格为每千瓦时0.334元,每年可节约1044万元。因此,一次风机变频改造的经济性非常明显。根据同样的计算,华能南通电厂的引风机和凝结水泵均可采用变频技术,整体效率将大大提高。变频调速是风机和水泵节能的好方案,风机轴功率是转速的三次函数。当转速降低时,损耗功率将大大降低,变频调速器的效率因数较高,n VVVF 95-98,且大致相同。因此,在众多的调速方案中,变频调速具有很好的节能效益,应该成为调速方案。风机改造为变频器后,不仅提高了稳定性,而且具有很大的经济效益。



 关键词: 350MW,机组,锅炉,一次,风机,变频,改造,可行性,