火力發(fā)電廠風(fēng)機(jī)變頻器節(jié)能改造的應(yīng)用與效果評(píng)價(jià)

劉朝紅

北京中唐電工程咨詢有限公司 100040

前言

某火力發(fā)電廠二期安裝2臺(tái)300MW燃煤機(jī)組，機(jī)組采用單元布置。鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DGl025／18.2—II4型亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒、固態(tài)排渣燃煤鍋爐。2010年3、4號(hào)機(jī)組預(yù)計(jì)年發(fā)電量可完成33億千瓦時(shí)。為降低一次風(fēng)機(jī)廠用電，2011年3月，在詳細(xì)可研基礎(chǔ)上開展了變頻節(jié)能改造。

1 機(jī)組運(yùn)行及能耗情況

1.1 機(jī)組運(yùn)行狀況

由于受當(dāng)前電力發(fā)電市場(chǎng)形勢(shì)的影響，機(jī)組發(fā)電量相對(duì)較小。2010年1～11月份，3、4號(hào)機(jī)組完成發(fā)電量14.23和16.1388億千瓦，機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)約為6426和7109小時(shí)，平均負(fù)荷率73.8%和75.6%。預(yù)計(jì)2010年3、4號(hào)機(jī)組發(fā)電量可完成16和17.4億千瓦時(shí)。

1.2 存在的問題

目前3、4號(hào)機(jī)組離心式一次風(fēng)機(jī)存在的問題主要表現(xiàn)在：（1）機(jī)組負(fù)荷偏低，風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)機(jī)擋板調(diào)節(jié)節(jié)流損失大，風(fēng)機(jī)效率較低，一次風(fēng)機(jī)電耗占廠用電比重較高；（2）近幾年，由于煤炭市場(chǎng)發(fā)生變化，煤質(zhì)存在劣化趨勢(shì)，機(jī)組在滿負(fù)荷運(yùn)行工況下，有時(shí)需要6臺(tái)磨煤機(jī)全部投入，此時(shí)一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量略顯不足；（3）一次風(fēng)母管壓力控制采用一次風(fēng)機(jī)入口擋板作為調(diào)節(jié)手段，客觀上存在調(diào)節(jié)線性差，自動(dòng)投入效果不好問題。

2 能耗情況分析

近年來受到煤炭市場(chǎng)供應(yīng)形勢(shì)的變化，電廠燃煤煤質(zhì)變差。鍋爐滿負(fù)荷時(shí)，燃煤量大幅度增加，加之前期4爐空預(yù)器漏風(fēng)較大的影響，導(dǎo)致鍋爐一次風(fēng)機(jī)出力不足，影響機(jī)組滿出力。2009年電廠對(duì)4號(hào)爐一次風(fēng)機(jī)行了局部改造。4號(hào)爐一次風(fēng)機(jī)改造后設(shè)備參數(shù)見表1。

表1 4號(hào)爐一次風(fēng)機(jī)設(shè)備規(guī)范

根據(jù)3、4號(hào)機(jī)組歷年來發(fā)電量及運(yùn)行小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)，如按機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)7500小時(shí)進(jìn)行測(cè)算，單臺(tái)機(jī)組一次風(fēng)機(jī)電耗比經(jīng)加裝變頻器的一次風(fēng)機(jī)，年多耗電約130～160萬千瓦時(shí)。

3 項(xiàng)目方案

在3、4號(hào)機(jī)組一次風(fēng)機(jī)動(dòng)力電源回路中分別加裝兩臺(tái)1440KW高壓變頻器，變頻采用若干個(gè)低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)直接高壓輸出。

3.1 一次風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)介紹

一次風(fēng)機(jī)是火電廠燃煤鍋爐的重要輔助設(shè)備，對(duì)與泵和風(fēng)機(jī)而言，由于其功率變化與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)比是三次方的關(guān)系，而風(fēng)壓變化與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)比是平方關(guān)系，通常采用一次風(fēng)機(jī)定速運(yùn)行，由進(jìn)口擋板來控制風(fēng)量和風(fēng)壓，其風(fēng)機(jī)的流量-壓力關(guān)系曲線如圖1所示。

圖1

3.2 變頻器一拖一方案

其主要由3個(gè)高壓隔離開關(guān)QF1、QF2和QF3組成，要求QF2和QF3不能同時(shí)閉合，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，QF1和QF2閉合，QF3斷開；工頻運(yùn)行時(shí)，QF3閉合，QF1和QF2斷開，QF、M為現(xiàn)場(chǎng)原有設(shè)備電機(jī)（圖2）。

3.3 實(shí)施方案

3.3.1 對(duì)熱控邏輯控制系統(tǒng)進(jìn)行修改，使用變頻調(diào)節(jié)和控制一次風(fēng)壓，一次風(fēng)機(jī)入口擋板開至最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行位置；

3.3.2 每臺(tái)機(jī)組加裝多電平串聯(lián)型1440kVA高壓變頻器兩臺(tái)；

3.3.3 鋪設(shè)高壓電纜及控制電纜；

3.3.4 建變頻室間一座，高壓變頻間安裝4臺(tái)10匹冷暖空調(diào)，保證變頻間環(huán)境溫度不高于變頻器許可工作溫度。

圖2

4 節(jié)能量核算與評(píng)價(jià)

4.1 節(jié)能量核算

依據(jù)對(duì)機(jī)組歷年運(yùn)行小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)，以3號(hào)機(jī)組為例，核算如下：

表2 3號(hào)機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)、發(fā)電量及節(jié)電量匯總表

按3號(hào)機(jī)組2010年平均供電煤耗345g/kWh折算，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤：345g/kWh×135萬kWh=465噸標(biāo)煤，減排CO2量＝465×2.6＝1209噸。

4.2 節(jié)能量驗(yàn)證與評(píng)價(jià)

該技改節(jié)能項(xiàng)目采用對(duì)比試驗(yàn)的方法對(duì)節(jié)能效果進(jìn)行驗(yàn)證。待一次風(fēng)機(jī)葉輪和變頻器安裝、調(diào)試完畢投運(yùn)后，測(cè)試鍋爐不同工況點(diǎn)的風(fēng)機(jī)能耗，其一次風(fēng)機(jī)前、后能耗的差值即為同負(fù)荷（主汽流量）情況下單位時(shí)間節(jié)電量。

5 結(jié)束語

經(jīng)初步核算，該機(jī)組一次風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約標(biāo)煤約1000噸，同時(shí)減少CO2排放量約2600噸。實(shí)踐表明，通過采用該改造技術(shù)，為發(fā)電企業(yè)取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，具有一定的推廣價(jià)值。

[1]周強(qiáng)泰.鍋爐原理,2009

[2]合康億盛.華能平?jīng)霭l(fā)電一次風(fēng)機(jī)變頻改造,2009

[3]陳統(tǒng)錢，王立業(yè)，等.330MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)變頻改造, 2007