变频技术在蒸汽锅炉节能改造中的应用.doc

变频技术在蒸汽锅炉节能改造中的应用谭瑞强,张大维(河北金牛能源股份有限公司葛泉矿水电公司,河北邢台054102)摘要:应用变频技术对3台6 t/h锅炉进行节能改造,将锅炉辅机、鼓风机、引风机、给水泵由工频控制改为变频控制。实践证明,年节约23121万元,节能效果显著,是锅炉节能的有效途径。关键词:锅炉;变频;节能;改造中图分类号: TM921151文献标识码: B文章编号: 1004 - 7948 (2009) 12 - 0033 - 021 蒸汽锅炉改造前运行情况河北金牛能源股份有限公司葛泉矿工人村锅炉房有3台6 t/h快装蒸汽锅炉,主要承担着工人村供热用汽。(1)蒸汽锅炉型号DZL6211252A II,蒸发量6 t/h,额定蒸汽压力1125MPa。(2) 每台锅炉配套主要辅机: 引风机电机37kW、380V; 鼓风机电机715kW、380V; 给水泵1815kW、380V。(3)鼓风机、引风机采用传统工频控制方式,鼓引风机是根据满负荷工作量来选型的,实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态,运行过程中,必须根据用汽情况不断调整锅炉负荷及燃烧室的运行,以保证锅炉汽压的稳定。当用汽量发生变化时,如锅炉负荷增加时,先增加引风再增加鼓风,然后加快炉排速度,必要时可以增加煤层厚度。当锅炉负荷减少时,先减慢炉排速度,然后减小鼓风,再减小引风,必要时可以减薄煤层厚度。增减鼓引风量主要是通过开大或关小鼓引风调节风门来达到,调节完毕应保持炉膛微负压,一般在2030Pa。(4)给水泵采用工频控制,根据锅筒水位高低进行手控进水,保持在正常水位中心线40mm的范围内,不得高于最高或者低于最低安全水位。为响应国家及上级节能减排号召,落实该矿年度节能减排计划,葛泉矿水电公司应用变频技术对3台锅炉进行了节能改造,取得了良好的节能效果。2 锅炉变频改造方案该矿与山东泰安华电智能科技有限公司合作研究锅炉节能改造方案,将锅炉辅机、鼓风机、引风机、给水泵由工频控制改为变频控制,并在控制台上设有手动调节变频器频率的电位器开关,以便根据实际的温度、蒸汽压力、液位调整锅炉运行参数。变频器选用西门子MM430 变频器(引风机MM430、37kW, 鼓风机MM430、715kW, 给水泵MM430、1815kW) 。MM430变频器是一种特别适用于水泵和风机的变速驱动场合的高性能变频器,它具有最新的IJBT技术和高质量控制系统,完善的保护功能和较强的过载能力以及较宽的工作环境温度,安装接线方便,两路可编程的隔离数字输入、输出接口并能模拟输入、输出接口等优点,使其配置灵活多样,控制简单方便,易于操作维护。锅炉给水控制采用恒液位自动控制。选用SZD - C型液位显示调节仪与UHGC231A2G型电感式浮球传感器配合,可组成液位显示和调节系统。输出一路P ID 控制信号可驱动变频器,实现了连续给水(自动/手动转换) ,使水位在5mm上下浮动,将锅筒水位保持在一定高度。该给水调节仪显示水位还能输出液位危低报警、低报警、高报警三路信号。锅炉引风机和鼓风机去掉风机挡板调节装置。锅炉引风机根据炉膛负压力反馈信号(负压20Pa)自动调节引风机的运转频率。风机的转速将根据锅炉运行的实际需要量来及时调整。鼓风机的调整与炉膛负压以及炉膛燃烧之间的关系匹配,手动微调频率。3 改造后的运行效果锅炉引风机、鼓风机、给水泵由原来的工频控制改为变频控制,无论手动调节还是自动调节,采用变频控制具有以下优点:(1)使难以控制的燃烧过程实现自动化调控减轻劳动强度,减少职工高温操作时间,提高生产效率,减少运行成本。(2)变频调速后,电机可以在零速、零电压的情况下启动,只要频率和电压的关系建立,变频器就可以带动负载进行工作,从而降低启动电流,提高电机绕组的承受力,延长电机的使用寿命。(3)减小电力线路电压波动幅度。在电机工频启动时,电流剧增的同时,电压也会大幅波动,电压下降的幅度直接影响配电网的容量。电压下降的幅度较大时,可能使供电网内电压敏感设备工作异常或故障、跳闸等。而变频改造后,是在低频低压的情况下逐步启动,因而能最大限度减小电压下降幅度。(4)可以对风机的风量做平滑的无级调速,风机工作的工况曲线更符合锅炉正常运行对风量的需要,使炉膛负压稳定,燃烧充分。(5)低速运行可以减少机件磨损、振颤,降低噪音,延长风机、电机使用寿命。(6)减少锅炉运行电费。4 锅炉改造节电技术分析根据变频调速节能原理,转速与频率成正比,轴功率与转速三次方成正比。以锅炉引风机为例,分析节能效率。引风机技术数据为: 功率37kW, 转速1965 r /min,工频50Hz。频率调到45Hz时,引风机的运行变化情况为转速下降到90% ,风量也下降到90%。转速为1965 (45 /50) = 176815 r/min;轴功率为37 (176815 /1965) 3 = 27kW;节电率为(37 - 27) /37 100% = 27%。以上分析得出,频率调至45Hz时,节电率可达27% ,按此数据计算,改造后节电效果如下。(1)采暖期节电。4个月2台锅炉同时运行,每天按20h计算,节电量为(37 + 715 + 1815) kW 20h 30d 4个月2台27% = 8116万kWh。(2)非采暖期节电。8个月1台锅炉运行,每天按7h计算,节电量为(37 + 715 + 1815) kW 7h 30d 8个月27%= 2185万kWh。综上,年节电量为8116 + 2185 = 11101万kWh。5 改造前后同期节能统计分析及对比2008年10月份,该公司对锅炉进行变频改造,经过安装调试, 11月份正式运行。锅炉改造前后同期用电统计数据如表1所示。表1锅炉改造前后同期用电统计数据改造前运行时间耗电/万kWh改造后运行时间耗电/万kWh采暖期2007111115200813115 30112 2008111115200913115 22165非采暖期20081311611115 11180 2009131167116(折算为8个月)41525(9105)年耗电/万kW 41192 3117改造后年节电41192 - 3117 = 10122万kWh根据用能统计, 2009年与2008年同期相比,年节约电力10122万kWh,节煤358 t。(1)经济效益。按煤价500元/ t,电价0152元/kWh计算,节煤358 t 500 元/ t = 1719 万元; 节电10122 万kWh 0152元/kWh = 5131万元。合计节约23121万元。(2)环境效益。按含硫率0155%,脱硫效率94% ,炉渣减排率17%计算, SO2 减排量为2 80% 358 t 0155% (1 - 94%) = 0119 t; 炉渣减排量为358 t 17% =60186 t。综上,经过改造实践,年节约2312