高壓變頻器在600MW機(jī)組增壓風(fēng)機(jī)上應(yīng)用 

                         文/北京利德華福電氣技術(shù)有限公司技術(shù)工程部 李建軍

前言 

      為保護(hù)環(huán)境，減少二氧化硫排放量，國(guó)家環(huán)保部門對(duì)電廠煙氣排放指標(biāo)的考核和監(jiān)督越來(lái)越嚴(yán)格,一些電廠也正在逐步進(jìn)行大規(guī)模的脫硫系統(tǒng)改造或新建工程，其中增壓風(fēng)機(jī)是煙氣脫硫裝置中最主要的輔機(jī)之一，是脫硫裝置能否安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備,對(duì)增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造可以提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率,提高穩(wěn)定性，進(jìn)而保證脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，同時(shí)還能取得良好的節(jié)能效果,達(dá)到節(jié)能降耗目的。     

一、 企業(yè)概況

      揚(yáng)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(tái)600MW燃煤發(fā)電機(jī)組。一期1#2#機(jī)組采用亞臨界燃煤發(fā)電機(jī)組, 二期3#4#機(jī)組采用超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組, 機(jī)組安裝的脫硫設(shè)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(guò)化學(xué)反應(yīng)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(guò)增壓風(fēng)機(jī)、進(jìn)入吸收塔, 在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動(dòng)且被向下流動(dòng)的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過(guò)噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2、SO3，與此同時(shí)在“強(qiáng)制氧化工藝”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)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(guò)漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過(guò)噴嘴進(jìn)行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個(gè)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(yīng)生成石膏，這部分石膏漿液通過(guò)石膏漿液泵排出，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級(jí)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(shí)按特定程序不時(shí)地用工藝水對(duì)除霧器進(jìn)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(guò)加熱器將煙氣加熱到80℃以上，以提高煙氣的抬升高度和擴(kuò)散能力。最后，潔凈的煙氣通過(guò)煙道進(jìn)入煙囪排向大氣。

二、 系統(tǒng)改造方案可行性

 1 風(fēng)機(jī)負(fù)載調(diào)速節(jié)能原理

風(fēng)機(jī)的工作特性圖如下：

曲線①為風(fēng)機(jī)按轉(zhuǎn)速N₁工作時(shí)的特性曲線，曲線②為風(fēng)機(jī)按轉(zhuǎn)速N₂工作時(shí)的特性曲線，③④為風(fēng)道阻力曲線。

在第一種負(fù)載工況下，風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn)，風(fēng)量為Q₁，風(fēng)壓為H₁。如果風(fēng)機(jī)仍然按N₁速度定速運(yùn)行，用擋板將風(fēng)量調(diào)節(jié)為Q₂時(shí)，風(fēng)壓將上升到H₃，風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)移到B點(diǎn)。由于擋板的截流作用，風(fēng)道阻力曲線由③變?yōu)棰堋?/p>

在A、B兩點(diǎn)，風(fēng)機(jī)功率分別為P_A＝H₁×Q₁，P_B＝H₃×Q₂，雖然Q₂<Q₁，但H₃>H₁，實(shí)際減小的功率有限。

如果不采用擋板調(diào)節(jié)，這時(shí)風(fēng)路阻力特性保持曲線曲線③不變，改用調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)速度來(lái)減小風(fēng)量，風(fēng)機(jī)改按速度N₂運(yùn)行，工作特性為曲線②，風(fēng)機(jī)工作在C點(diǎn)，風(fēng)量仍然為Q₂，但壓力為H₂。

相比B、C兩點(diǎn)，風(fēng)機(jī)減少的軸功率為：ΔP＝P_B- P_C＝（H₃ –H₂）×Q₂

在風(fēng)道阻力特性不變的情況下，風(fēng)機(jī)的風(fēng)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(shuō)，通過(guò)調(diào)速方式改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量，風(fēng)量下降一半時(shí)，風(fēng)機(jī)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(kāi)關(guān)柜QF1、QF2和QF3組成。要求開(kāi)關(guān)柜QF2和QF3不能同時(shí)閉合。變頻運(yùn)行時(shí)，開(kāi)關(guān)柜QF1和QF2閉合，開(kāi)關(guān)柜QF3斷開(kāi)；工頻運(yùn)行時(shí)，開(kāi)關(guān)柜QF3閉合，開(kāi)關(guān)柜QF1和QF2斷開(kāi)。

   另外還保留了電機(jī)差動(dòng)保護(hù)功能,采取重新更換電機(jī)中性點(diǎn)CT,將其控制信號(hào)接入QF2開(kāi)關(guān)柜內(nèi)綜保裝置,參與差動(dòng)保護(hù),完善電機(jī)保護(hù)功能。

三、節(jié)能數(shù)據(jù)分析:

1 現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)數(shù)據(jù)：

設(shè)備參數(shù)

2工頻/變頻狀態(tài)下的年耗電量計(jì)算

四、設(shè)備冷卻方式

      為了提高高壓大功率變頻器的應(yīng)用穩(wěn)定性，解決好高壓變頻器環(huán)境散熱問(wèn)題,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用密閉式空調(diào)冷卻,其結(jié)構(gòu)圖如下:

      冷卻設(shè)備主機(jī)安裝于變頻器功率柜頂部，該裝置配備兩臺(tái)制冷壓縮機(jī)。與現(xiàn)場(chǎng)接口簡(jiǎn)單,提供兩路380V交流電源即可,操作方便,維護(hù)量少,保護(hù)功能完善. 正常運(yùn)行時(shí)，每段電源各帶一臺(tái)壓縮機(jī)；當(dāng)單段電源故障時(shí)，另外一側(cè)工作電源帶兩臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行。兩臺(tái)壓縮機(jī)設(shè)備停運(yùn)時(shí)，可以通過(guò)風(fēng)道回路設(shè)置的風(fēng)門實(shí)現(xiàn)變頻器功率柜自身冷卻，減少冷卻裝置故障對(duì)變頻器運(yùn)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(shè)備安全運(yùn)行.

五、結(jié)論

      采用變頻調(diào)速后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定電流，啟動(dòng)時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)無(wú)大的沖擊，減輕了起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)機(jī)械損傷，降低噪音，降低了震動(dòng)系數(shù),有效的延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命，減少了檢修維護(hù)開(kāi)支，節(jié)約大量維護(hù)費(fèi)用,降低了廠用電率,提高了供電率.

      總的來(lái)看，增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造是可行的，它可以提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，進(jìn)而保證了機(jī)組脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，同時(shí)還能取得良好的節(jié)能效果。