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杨树浦发电厂锅炉引风机节能改造

更新时间:08-24 23:47
来源:火狐电竞App 作者:火狐电竞酒店

  杨树浦发电厂锅炉引风机节能改造484 杨树浦发电厂锅炉引风机节能改造 要:风机应用广泛,节能潜力巨大。针对杨树浦电厂设计容量偏大的锅炉引风机进行节能改造,从风机特性入手,分析比较了各种常用的风机节能技术的特点后,根据实际情况,选用合适的节能技术,同时兼顾投资回报率、 设备可靠性以及节能效果,取得了良好的经济效益和社会效益,具有一定的推广价值。 关键字:引风机 节能 改造 概述风机广泛应用于采矿、冶金、化工、电力及国防等众 多生产领域,其耗电量可占全国总发电量的约10%,许多 通风系统运行效率仅为45%~50%,节能潜力巨大。火力 发电厂中,风机也是重要的辅助设备,其中锅炉引风机耗 电可占发电机组厂用电的约20%。由于在设备的设计制造 以及设计选型等各个环节,对风机的参数都留有一定余量, 因此,“大马拉小车”的现象不少。在实际运行中,风门档 板的开度往往过小,风机的效率得不到充分发挥,造成风 机的厂用电量居高不下。 杨树浦发电厂2台上世纪90 年代末引进德国技术建造 112MW抽凝式供热机组,其 500th 高温高压自然循环 燃煤锅炉的配套引风机由于原设计功率偏大,在满足锅炉 正常工况要求下,引风机进口风门挡板仅开30%左右,不 仅造成很大的浪费,也影响运行调节特性和锅炉的效率, 故提出风机的节能改造。 风机的节能技术1)风机特性分析 风机根据其排气压力的高低,分为通风机15kPa、 鼓风机15kPa~196kPa和透平压缩机>196kPa,此外按 工作原理可分为离心式压缩机、轴流式压缩机、离心式鼓 风机、罗茨鼓风机、叶式鼓风机、离心式通风机和轴流式 通风机等7 大类。 电站锅炉引风机一般为离心式通风机,风机驱动电机 输出轴功率为:P(kW) QH102η1η2 (Q:风量m H:风压Pa;η1:风机效率;η2:传动机效率)。而离心 风机的风量Q与转速成正比,风压H与转速的平方成正比, 故轴功率与转速的3 次方成正比。 风机的特性曲线)同其工作的风道系统总阻力 曲线的交点即是它的工作点。由于风机所需功率正比于风 压同风量的乘积,特性曲线图上工作点相对座标轴的投影 线所围面积就反映了风机的耗能大小。 风机的风量调节控制有风门挡板调节和转速调节两 种。对于通过风门挡板调节风量的情况,当档板关小时, 阻力曲线,工作点从A 点移到B 于通过调节转速来控制风量的情况,风机速度减慢时,风机特性曲线,新的工作点为 相比之下,获得同样风量而耗能明显要少。2)风机的节能技术 一般在满足运行要求下,减小电机的输出功率可达到 节能的目的,而提高风机效率(或使风机保持在较高效率 下运行)以及在满足运行要求下降低风量、风压,均可减 小电机的输出功率。 对于已投入运行的风机,目前广泛采用的节能技术主 要有: a更换叶轮,更换成新型高效叶轮或更换为较小直径 的叶轮; b改变叶片长度,截短叶轮外径等; c变速调节,可采用的技术主要有:变频调速、调压 调速、电磁调速、变极对数调速、串级调速成转子串电阻、 无换向器电动机调速、蒸汽轮机或燃气轮机等原动机的变 速、液力耦合器、液力调速离合器调速等。 前两种方法是对风机进行改造,以提高风机本身效率 或使风机更适应实际的工况,对设备的改动较大,有时也 R2R1 n1n2 辅机电动机及其节能改造 第二届全国发电厂电气专业技术交流研讨会论文集 杨树浦发电厂锅炉引风机节能改造 485 需要更换相匹配的驱动电机,适用于老式、低效风机及设 计、选型不当或系统变化后实际工况改变造成风机流量偏 大的情况。而对于实际工况会经常随运行情况而有较大范 围变化,依靠风门挡板进行调节的风机,变速调节无异是 非常合适的节能技术,而且可以改善调节性能。 各类调速技术也各有特点,变频调节实现简便,性能 最佳,但投资较高,现阶段部分高压变频装置的可靠性还 有待进一步证明;调压调速、电磁调速、变极对数调速等 技术的使用也不同程度受设备可靠性、调节范围和性能等 方面的制约,蒸汽轮机或燃气轮机等原动机的变速、液力 耦合器调速等主要是受到现场条件的限制。 杨树浦发电厂锅炉引风机节能改造1)改造方案选择 该引风机是由上海鼓风机厂根据德国TLT 公司离心风 机技术设计制造的,型号为 1854Z1466,设计风量 1771 s,全压5804Pa,转速980rpm,效率689%,采用风机入口径向导流器调节风量,额定轴功率 1236kW,配套驱 动电机为 极风冷异步电动机,额定功率1600kW。由于 设计选型方面的问题(外方非标设计,且设计时考虑了脱 硫系统,实际并未安装),实际正常运行风门挡板开度仅在 30%左右,风量在80 左右。风机采用径向导叶调节的方式在风门挡板(导叶)开度较小时由于涡流损失加大, 效率较低(一般开度大于80%后效率可趋近于全开时的效 率),考虑对其进行节能改造。 更换风机或对风机叶轮进行改造的工程量和投资较 大,实施难度也较大,考虑到风机本身所采用的技术仍属 比较先进,效率也较高,拟采用降低转速的方法,达到节 能的目的。根据该风机实际运行工况,锅炉在正常运行调 节(高、低峰负荷)范围内,风量变化为43~82 板开度在10%~30%,降低风机转速后可以在满足正常运行要求下,使挡板开度大于70%,既提高了风机效率,也 可大大降低驱动功率。 在可选用的各类调速方法中,限于现场布置条件及为 降低改造工程量和造价,排除了加装液耦或改造其他类型 原动机调速的方法。受设备可靠性、调节范围和性能等方 面的制约,调压调速、电磁调速或变极对数调速等技术在 6kV 电机上采用的也并不多,比较常见的是采用变频调速。 目前6kV 高压变频技术以及国产化设备已经比较成熟,成 功的节能改造案例也较多。此外在不考虑经常处于低负荷 运行的情况下,其实还有一种更简单的方法,就是直接更 换一台更低转速的小容量电机,在本方案中可将6 极电机 (转速980rpm)改为8 极电机(转速740rpm)。 比较两种可行方案(表 1):加装变频器(方案一)、 更换一台低转速的小容量电机(方案二),可见方案二虽然 调节性能不如方案一,但由于锅炉大部分时间并不处在非 常低的负荷下运行,综合考虑投资及回收期,设备可靠性 提高所减少非计划停机带来的额外损失(1 次非计划停机 会导致10 万元以上的损失),更换一台低转速的小容量电 机也是一种简单易行,投资省,见效快,设备可靠性高, 且节能效果显著的方案,故选择方案二进行实施。 表1:改造方案比较 项目 加装变频器(方案 更换一台低转速的小容量电机(方案二) 内容 在原电机前加装一 套高压变频器,正 常运行时采用变频 器调节(原风机调 节风门放全开位 置),变频器故障退 出后可合上旁路闸 刀恢复原有方式运 极电机(转速980rpm)更换为1000KW 极电机(转速740rpm),其余均保持不变。 参数选择计算方法: 轴功率 P1 P0(N1 N2 1236(740 980 532kW电机功率(电流系数取13)Pe1 692kW考虑10%的风量裕度Pe2 Pe111 921KW风量正比于转速,功率正比于转速的3 次方 按标准产品序列选取 1000kW 的电机。 优点 调速范围宽、特性 好,效率高,节能 效果显著,电机起 动性能好。 改造方便,投资少,见效快, 高负荷运行时节电效果明显。 系统简单,可靠性高。 缺点 投资大,高压变频 器技术实际应用中 还有一定的安全隐 患,可靠性有待进 一步提高,维护检 修成本高。 调节性能差,低负荷时(风门 挡板开度小于50%)效率较低。 实施 难度 现场布置高压变频器、开关柜,土建 施工搭建小室,施 放动力电缆等,工 程量较大,安装调 试技术要求高。 更换电机,底脚及联轴器作相 应改进,其余保持不变,工程 量及实施难度小。 投资 购置高压变频器、 购置电机,加上底脚及联轴器 杨树浦发电厂锅炉引风机节能改造 486 费用 开关柜、动力电缆 加上土建及其他施 工费合计约 250 加工及其他施工费合计约70 万元。 节能 效果 在方案二的基础 上,考虑低负荷下 进一步降低转速, 提高风机效率,额 外节能40%,低负 荷时间按30%计, 3528MWh,可节约成本10584 万元。 以功率降低 600kW,按全年运 行7500h 计算,负荷系数取07, 可节电3150MWh,按上网电价 300 元MWh 计算可节约成本 945 万元。 回收 29个月 个月2)项目竣工后情况 引风机电动机改造后投运1 年多,设备运行稳定,锅 炉在正常运行调节(高、低峰负荷)范围内,风量变化为 43~82 s,风门挡板开度在20%~80%。实测满负荷运行时驱动电机的电流为73A,功率668kW,相比改造前满 负荷运行时电流141A,功率1289kW,减少了621kW,功 率损耗大为降低。改造后的引风机电动机不仅运行安全可 靠,节能效果也明显,达到了设计要求。由于实际风机年 运行时间和考核期内电厂实际上网电价均超过预估值,而 实际节电性能也达到了预估值,运行一年取得的经济效益 比预计的要好,半年多即收回了全部投资。 总结杨树浦电厂引风机节能改造的成功实施,取得了良好 的经济效益和社会效益,具有一定的推广价值,尤其是对 于存在“大马拉小车”现象的风机、泵类设备上进行的节 能改造具有一定的借鉴作用。 可见,对于已投入运行的风机进行现场改造,正确的 方法是根据实际情况,选用合适的节能技术,同时兼顾投 资回报率、设备可靠性以及节能效果,而并非是一定要追 求最佳的节能效果。 参考资料: 徐常武、石雪松(中国通用机械工业协会风机分会):《风机节能潜力分析及对策》,GM 通用机械,20067 吴剑恒(福建省石狮热电有限责任公司):《75t/h循环流化床锅炉引风机节能改造》,能源技术,20082 虞晓林(江苏阳光石庄热电有限公司):《电厂风机节能研究与改造》,水利电力机械,200710

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