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　　220t／h循环流化床锅炉风机变频改造及经 济性分析 14 东北电力技术2008 220t/h循环流化床锅炉风机变频改造 及经济性分析 FrequencyConversionofInducedDraftFanRetrofitand EconomicAnalysison220t/hCFBBoiler (1.锦西石化分公司热电公司,辽宁葫芦岛125001;2.东北电力科学研究院有限公司,辽宁沈阳110006; 3.沈阳华孚通风设备有限公司,辽宁沈阳110021) 摘要:介绍了220t/h循环流化床锅炉风机变频改造的目的,方案和效果,通过比较变 频调节与挡板调节,改造后提高了锅 炉安全性和经济性,具有在其它锅炉上进行推广的价值. 关键词:循环流化床锅炉;风机;变频器;节能 [中图分类号]TK223[文献标识码]B[文章编码]1004—7913(2008)02—0014—03 锦西石化分公司热电公司煤代油工程安 台220t/h循环流化床锅炉.锅炉为哈尔滨锅 炉厂有限责任公司生产HG 一410/9.8 一L.M20 其中4号锅炉于2002 年lO 月投产.锅炉采用一次 风机,二次风机,引风机和高压风机供风,根据热 电公司实际情况,锅炉很少满负荷运行,大部分在 120～180t/h 负荷之间运行.风机在额定转速运 行,用挡板开度控制风量,不仅难以满足对风量精 确调节的要求,而且挡板节流造成大量能量损失, 其产生的剧烈振动经常引起风箱开裂,刺耳的噪音 对工作环境污染非常严重.能量损失的直接表现是 厂用电率高,220t/h 循环流化床锅炉厂用电率达 到18%.因此,对4 号循环流化床锅炉风机进行 节能改造,实现其优化运行非常必要. 风机运行现状及采用变频调节的可行性表14 号锅炉风机及电机设计性能参数 炉风机变频器改造前4 号锅炉1 号引风机和一次风 机的运行统计数据见表2.在低负荷工况下,一次 风机和引风机的挡板仅在1/3 左右,尤其是一次风 量在额定风量的1/3 左右,而功率已经超过电机额 定功率的80%,因此节流损失较大. 1.2 风机采用变频调节的可行性 1.1 变频器改造前锅炉风机运行状况风机采用控制挡板开度的节流调节方式浪费 号锅炉风机及电机设计性能参数见表1.锅能,如果能通过转速调节改变风量则 可以节电,因 变频器改造前4号锅炉风机运行统计数据 负荷 号引风机一次风机挡度电实际 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 期东北电力技术l5风量和转速一次方成正比,风压与转速的平方成正 比,风机的轴功率与转速的立方成正比.当采用转 速调节时,如要求风量减少为1/2 时,只需使转速 降为1/2 即可,而轴功率则减少至1/8,节约7/8 的电功率,效果非常显着.而采用传统的调节,转 速保持不变,只调节挡板开度,虽然挡板的开度减 小,但功率大部分用来克服管道通风阻力而被浪费 掉,采用变频调速控制风量和流量节电可达到 20%～70%.因此,如果风机裕量大或调节范围 宽,安装变频器具有很大的节电潜力. 变频调速的工作原理与特性选用北京利德华福电气技术有限公司生产的 HARSVERT—A 系列高压变频器,对4 号锅炉进行 高压变频改造. 2.1 系统结构 HARSVERT—A 系列6kV 高压变频调速系统 由移相变压器,功率单元和控制器组成,其结构见 图1.每台变频器有21 个功率单元,每7 个功率 单元串联构成一相.每个功率单元结构上完全相 同,可以互换,为基本的交一直一交单相逆变电 路,整流侧为二极管三相全桥,通过对IGBT 桥进行正弦PWM控制,可得如图2所示的波形. 移相变压器 嵌入式人机界面PLc 高压变频调速系统结构2.2 工作特性 输入侧由移相变压器为每个单元供电,移相变 压器的副边绕组分为3 组,构成42 脉冲整流方式. 这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网络的 电流波形,使其负载下网侧功率因数接近1.另 外,由于变压器副边绕组的独立性,使每个功率单 元的主回路相对独立,类似常规低压变压器,便于 采用现有的成熟技术. 输出侧斑每个单元的U,V 输出端子相互串接 系统输出的相电压阶梯PWM波形而成星型连接给电机供电,通过对每个单元的PWM 波形进行重组,可得到图3 所示的阶梯PWM波形. 2.3 控制器 控制器核心由高速单片机来实现,设计算法可 以保证电机达到最优的运行性能.控制器还包括1 台内置的PLC,用于柜体内开关信号的逻辑处理及 与现场各种操作信号和状态信号的协调,增强了系 统的灵活性.控制器结构上采用VME 标准箱体结 构,各控制单元板采用FPGA,CPLD 等大规模集 成电路和表面焊接技术,系统具有极高的可靠性. 另外,控制器与功率单元之间采用光纤通信技术, 低压部分和高压部分完全可靠隔离,系统具有极高 的安全性,同时具有很好的抗电磁干扰性能. 变频调速改造系统方案3.1 总体构成 风机配套电机采用一拖～变频控制,对4 号锅炉一次风机,二次风机和1 号引风机进行高压 变频改造,总体控制系统结构为一次风机采用 HARVEST—A06/135 型变频器,二次风机采用 HARVEST—A06/100 型变频器,1 号引风机采用 HARVEST—A06/065 型变频器. 3.2 操作方案 为了增加运行的可靠性和安全性,系统还增设 16 东北电力技术2008 了工频旁路回路.具体的设计方案如图4所示. QF 为用户的线 台高压隔离刀闸.在Qs1和Qs2 之间是高压变频 器,Qs3 为旁路刀闸.当电机需变频运行时,应首 先将QS3 拉开,然后合Qs1 和Qs2 刀闸,最后再 合真空断路器QF 使变频器带电并启动变频器以驱 动电机.当电机需工频运行时,应将Qs1 和Qs2 刀闸拉开,将Qs3 旁路刀闸合人,最后合真空断 路器QF 直接驱动电机工频运行.此运行方式为变 频器故障或检修等特殊情况下用工频来保证设备运 行的备用工作方式. 改造效果4.1 节能 号锅炉3台风机经变频调速改造后,节能效 果显着.锅炉变频调速改造前后电机电流运行参数 见表4,电机功率见表5.由表4 号锅炉变频改造后,风机电流明显减小,节能效果十分显着,锅炉厂用电率降为10%左右. 表44 号锅炉变频调速改造前后电机电流比较 负荷一次风机电流/A 二次风机电济A1 号引风机电流/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 号锅炉变频改造前后电机功率比较 负荷一次风机功kW二次风机功kW1 号引风机功彰kW /(t.h)改造前改造后节能改造前改造后节能改造前改造后节能 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 减轻风道振动 号锅炉一次风机,二次风机和1号引风机改 高压变频后,不但降低了风机电耗,而且因转速降 低,完全改变了风在管道中的振动频率.由于风机 的驱动电机在变频状态下工作,工作频率不断变 化,使风道的固有共振频率很难与工作频率一致, 从而避免了共振的产生;一次风管线和二次风管线 振动明显减弱,解决了风道在工频状态下振动大, 风道时常被振动开裂的问题.通过在风机现场测 量,变频改造前后现场噪声分别为99dB(A)和81 dB(A),改善了工作环境. 同时,采用变频调速后,驱动电动机基本工作 6kV 母线OHz 的频率范围,与工频5OHz 相比, 降低了风机转速.启动时的缓慢升速过程也使整套 风机机械设备的零部件,密封和轴承等的使用寿命 大大延长.不用挡板调风,调风挡板的使用寿命大 大延长,使检修维护工作量减少,降低了检修工作 强度和费用. 4.3 减轻电气系统的冲击 当电机通过工频直接启动时,将产生6～8 的电机额定电流.这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量,从而减少电机的寿命.而采 用变频后,电机实现了软启动,可以在零速零电压 启动(也可适当加转矩提升),直到达到工作电流 为止.一旦频率和电压的关系建立,变频器就可以 按照V/f 或矢量控制方式带动负载进行工作,对电 网几乎没有冲击. 经济效益购买4 号锅炉一次风机,二次风机和1 机变频器费用为220万元,辅材及安装费为4O 元,共计260万元.4 号锅炉负荷分配为5 个月供 暖期负荷190t/h,5 个月非供暖期150t/h,1 个月 170t/h,1 个月140t/h.运行时间按6500h/a 算,每年节电426万kW?h,每kW?h 按成本价 0.38 元计算,4 号锅炉全年可节约资金161.88 元,不到2年即可收回成本. 号锅炉变频改造后,完全满足了锅炉运行要求,厂用电率由18%降至10%,不仅节能效果显 着,而且还减轻了风道振动,提高了机组安全性和 2008 期东北电力技术17机组不同时期不同保养方法 在余姚燃机电厂的应用 DifferentMaintenanceMethodatDifferentStage forYuyaoGasTurbineUnit (1.华北电力大学环境工程学院,河北保定071003;2.东北电力科学研究院有限公司,辽宁沈阳110006) 摘要:电厂基建工程结束初期,S209FA 燃气联合循环机组的保养主要采用充氮,干 风,刷防腐涂料,充保护液,运行维护 等方法.在天然气气压,气量不足阶段,采取十八脘基胺和蒸汽压力法.介绍了不同 阶段保养用临时系统的构成及保养方 法的实施过程. 关键词:不同阶段;燃气轮机;联合循环;保养方法;实施 [中图分类号]TM621.3[文献标识码]B[文章编号]1004—7913(2008)02—0017—05 浙江国华余姚燃气发电有限责任公司一期工程 装机容量为1780MW,公司选用美国GE 公司生 产的S209FA 型燃气发电机组.主设备包括2 气轮机,1台汽机,2 台余热锅炉和3 台配套的发 电机.2 台余热锅炉为美国DELTAK 公司制造,凝 汽器为韩国斗山公司制造.电厂采用清洁燃料—— 东海天然气.电厂于2004 月28日浇筑第一方 混凝土,2005 月具备联合循环并网发电条件.因天然气未供应,使发电设备被迫进入投产前全面 保养阶段.2006 年10 月,天然气供气管线建成, 具备供气条件,机组实现联合循环.受天然气气 量,气压的限制,机组只能达到30%的负荷,机 组进入定期启动保养阶段.