高壓變頻器在600MW機組增壓風機上應用
為保護環(huán)境，減少二氧化硫排放量，國家環(huán)保部門對電廠煙氣排放指標的考核和監(jiān)督越來越嚴格,一些電廠也正在逐步進行大規(guī)模的脫硫系統(tǒng)改造或新建工程，其中增壓風機是煙氣脫硫裝置中最主要的輔機之一，是脫硫裝置能否安全和經(jīng)濟運行的關(guān)鍵設備,對增壓風機進行變頻改造可以提高風機的運行效率,提高穩(wěn)定性，進而保證脫硫系統(tǒng)的運行可靠性，同時還能取得良好的節(jié)能效果,達到節(jié)能降耗目的。
一、 企業(yè)概況
揚州第二發(fā)電有限公司是江蘇省特大型火力發(fā)電企業(yè), 目前共有4臺600MW燃煤發(fā)電機組。一期1#2#機組采用亞臨界燃煤發(fā)電機組, 二期3#4#機組采用超臨界燃煤發(fā)電機組, 機組安裝的脫硫設施采用的是石灰石-石膏濕法脫硫工藝，即采用石灰石經(jīng)吸收塔吸收二氧化硫，通過化學反應產(chǎn)出石膏。
工藝流程圖
鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過增壓風機、進入吸收塔, 在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2、SO3，與此同時在"強制氧化工藝"的處理下反應的副產(chǎn)物被導入的空氣氧化為石膏，并消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接，在吸收塔中，石灰石與二氧化硫反應生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進入石膏脫水系統(tǒng)。經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進行沖洗。在吸收塔出口，煙氣一般被冷卻到46~55℃左右，且為水蒸氣所飽和。通過加熱器將煙氣加熱到80℃以上，以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。最后，潔凈的煙氣通過煙道進入煙囪排向大氣。
二、 系統(tǒng)改造方案可行性
1 風機負載調(diào)速節(jié)能原理
風機的工作特性圖如下：
曲線①為風機按轉(zhuǎn)速N1工作時的特性曲線，曲線②為風機按轉(zhuǎn)速N2工作時的特性曲線，③④為風道阻力曲線。
在第一種負載工況下，風機工作在A點，風量為Q1，風壓為H1。如果風機仍然按N1速度定速運行，用擋板將風量調(diào)節(jié)為Q2時，風壓將上升到H3，風機工作點移到B點。由于擋板的截流作用，風道阻力曲線由③變?yōu)棰堋?/FONT>
在A、B兩點，風機功率分別為PA＝H1×Q1，PB＝H3×Q2，雖然Q2<Q1，但H3>H1，實際減小的功率有限。
如果不采用擋板調(diào)節(jié)，這時風路阻力特性保持曲線曲線③不變，改用調(diào)節(jié)風機速度來減小風量，風機改按速度N2運行，工作特性為曲線②，風機工作在C點，風量仍然為Q2，但壓力為H2。
相比B、C兩點，風機減少的軸功率為：ΔP＝PB- PC＝（H3 -H2）×Q2
在風道阻力特性不變的情況下，風機的風量Q、壓力H、軸功率P和轉(zhuǎn)速N之間滿足如下關(guān)系（相似定理）：
Q∝N，H∝N2,P∝N3
所以有：
就是說，通過調(diào)速方式改變風機風量，風量下降一半時，風機軸功率將下降87.5%。
2 系統(tǒng)旁路柜控制方式
基本原理：它是由3組高壓開關(guān)柜QF1、QF2和QF3組成。要求開關(guān)柜QF2和QF3不能同時閉合。變頻運行時，開關(guān)柜QF1和QF2閉合，開關(guān)柜QF3斷開；工頻運行時，開關(guān)柜QF3閉合，開關(guān)柜QF1和QF2斷開。
另外還保留了電機差動保護功能,采取重新更換電機中性點CT,將其控制信號接入QF2開關(guān)柜內(nèi)綜保裝置,參與差動保護,完善電機保護功能。
三、節(jié)能數(shù)據(jù)分析:
1 現(xiàn)場技術(shù)數(shù)據(jù)：
設備參數(shù)
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增壓風機 |
成都電力機械廠 |
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型號 |
AN35e6(+KSE) |
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流量（m3/s） |
466.6 |
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轉(zhuǎn)速（r/min） |
585 |
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功率（kW） |
2785 |
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電動機 |
湘潭電機廠 |
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型號 |
YKK900-10 |
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電動機功率Pdn（kW） |
2800 |
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電動機轉(zhuǎn)速n0（r/min） |
596 |
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電動機電壓U0（KV） |
10 |
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電動機電流I0（A） |
200 |
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功率因數(shù) |
0.85 |
負荷600MW 100% 90% 80% 70% 60% 工作時間（小時） 1000 1000 1000 2500 2000 工頻單位耗電（KW） 2061.08 1663.586 1516.366 1442.756 1447.1726 變頻單位耗電（KW） 1646.0928 615.2064 532.0704 498.816 467.22432 每年節(jié)約分項（元） 103746.80 262094.90 246073.90 589962.50 489974.14 每年每臺總共節(jié)約成本（元） 1691852.24 每年節(jié)約耗電（KW） 6767408.96 不同負荷下的節(jié)電率 20% 63% 64% 65% 68%
四、設備冷卻方式
為了提高高壓大功率變頻器的應用穩(wěn)定性，解決好高壓變頻器環(huán)境散熱問題,根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用密閉式空調(diào)冷卻,其結(jié)構(gòu)圖如下:
冷卻設備主機安裝于變頻器功率柜頂部，該裝置配備兩臺制冷壓縮機。與現(xiàn)場接口簡單,提供兩路380V交流電源即可,操作方便,維護量少,保護功能完善. 正常運行時，每段電源各帶一臺壓縮機；當單段電源故障時，另外一側(cè)工作電源帶兩臺壓縮機運行。兩臺壓縮機設備停運時，可以通過風道回路設置的風門實現(xiàn)變頻器功率柜自身冷卻，減少冷卻裝置故障對變頻器運行的影響。完整的冷卻系統(tǒng)解決方案，有效減低了輔助系統(tǒng)的故障率,保證設備安全運行.
五、結(jié)論
采用變頻調(diào)速后，系統(tǒng)實現(xiàn)軟啟動，電機啟動電流遠遠小于額定電流，啟動時間相應延長，對電網(wǎng)無大的沖擊，減輕了起動機械轉(zhuǎn)矩對電機機械損傷，降低噪音，降低了震動系數(shù),有效的延長了電機的使用壽命，減少了檢修維護開支，節(jié)約大量維護費用,降低了廠用電率,提高了供電率.
總的來看，增壓風機進行變頻改造是可行的，它可以提高風機的運行穩(wěn)定性，進而保證了機組脫硫系統(tǒng)的運行可靠性，同時還能取得良好的節(jié)能效果。
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