CFB锅炉一次风机变频改造及效益分析

1、2010年第2期49CFB 锅炉一次风机变频改造及效益分析蔡永强(徐州华美坑口环保热电有限公司, 江苏徐州 221141摘 要 我国节能潜力巨大, 节能任务艰巨。火力发电厂必须从节能工作抓起, 深入开展节能降耗和技术改进活动。本文通过易懂的实例、图表, 对循环流化床锅炉一次风机四种运行工况下对应的定速和变频数据进行对比, 来说明变频装置的节电效果与推广价值。关键词 一次风机 变频 节能中图分类号TK223. 26; T M 924. 51 文献标识码 BA bs tract Ch i na s energy sav i ng has enor m ous pot en ti a, l but

2、tas k i s very d ifficu lt . Pow er p l an tm ust w ork st arts fro m energy sav i ng , deeply engage i n en ergy sav i ng , lo w er cons um pti on and techn ical i m p rove m ent . Th is paper co m pares rel ati ve po w er frequ ency dat a w it h frequ ency convers i on d ata of pri m a ry air fan

3、operati ng under f our k i nd s of cond itions , by us i ng easil y exa m p l es and graph ics , it detail ed explai ns t h e po w er savi ng resu l t and pro moti on value of frequ ency convers i on. K ey words p ri m ary air fanfrequency conversion en ergy sav i ng一次风机作为循环流化床锅炉的主要辅机, 传统上采用控制风机挡板的开

4、度来调节入炉风量, 这种方式节流损失大, 调整精度低, 存在诸多弊端。改为变频调节后, 通过改变电机转速控制入炉风量, 能有效减少节流损失, 提高控制精度。方案。高压变频器本身具有继电保护功能, 所以不需要额外的保护配置要求。(5 对旁路柜刀闸K 1K 2电磁锁操作:刀闸采用电磁锁控制, 以防止带负荷操作, 在未上高压电且变频器未运行前提条件时, 刀闸的操作才有效; 专用操作把手在柜门上。1 一次风机电气部分改造方案华美公司分别对两套机组的一次风机电动机进行了变频改造。为了节约投资, 保留现有的一次风机电动机和高压开关, 各增加一台采用ZI NVERT 系列智能, 高压变频器, 在一次风机附近

5、建设变频器小室, 采用 一! 字排列安装方式, 并增设专用冷却风道。一次风机电动机采用变频控制方式, 一次风调节挡板仍保留, 在锅炉DCS 操控盘上, 增加一次风机变频远操界面, 实现了手、自动控制及无扰切换等功能。变频器接入原电气回路, 以#2炉一次风机为例, 如图1所示。K 1是变频器电源进线手动操作的刀闸, K 2是变频器出线手动操作的刀闸(为单刀双掷型刀闸, 可分别在 变频! 、 工频! 间切换。(1 刀闸K 1、K 2无机械连锁功能, 当K1闭合, K2变频器输出时为一次风机变频状态。当K 1分闸, K2工频输出时为一次风机工频状态。(2 当电源开关合闸后, 刀闸K 1、K2电气闭锁

6、, 不允许操作。(3 当Z I NVERT 高压变频器变压器柜柜门或功率柜柜门有任何一个未关闭时, 开关不允许合闸。(4 6kV 开关继电保护配置方案保留原来的配置*收稿日期:2009-10-22作者简介:蔡永强, 2004年毕业于长春工程学院电气工程及自动 图1 改造方案示意图2 Z I N VERT 变频器主要技术规范(1 整流变压器。整流变压器副边绕组相互隔离, 并采用移相延边三角形接法, 保证系统工作在20%负载以上时电网侧功率因数保持在96%以上。(2 功率单元电气原理。功率单元主要由三相桥式整流器、滤波电容器组、I GBT 逆变桥(H 桥 构成, 同时还包括功率器件驱动、保护、信号

7、采集、光纤通讯等功能组成的控制电路。通过控制I GBT 的工作状态, 输出P WM 电压波形。其电气原理如图2所示。 502010年第2期表3 2#炉一次风机运行状况试验项目#2机组负荷(MW 一次风机定速风压(kPa 一次风机定速风量(万m 3/h一次风机定速运行电流(A 一次风机定速运行功率(k W 一次风机变频风压(kPa 一次风机变频风量(万m 3/h一次风机变频运行电流(A 一次风机变频运行功率(k W 节省功率(k W 工况一工况二工况三工况四3513. 713. 2121106812. 814. 371. 37343344513. 8713. 82125. 6110913. 51

8、8. 785. 3887. 5221. 55514. 0615133. 9118113. 919. 794. 6994. 3186. 76015. 2517. 46147. 112991420. 2102. 21104195图2 系统功率单元图(3 功率单元的串联。Z I NVERT 系列智能高压变频调速系统是由多个功率单元经过移相串联而成。电压叠加原理类同于 电池组叠加! 技术, 以6kV 每相六单元串联为例, 每个功率单元输出交流有效值Vo 为577V, 相电压达到3464V , 线电压为6000V 。从上述数据可以看出, 在一次风机改造前, 机组负荷越小, 一次风系统节流损失越大; 改造

9、后, 系统阻力损失大幅下降, 相应的功率也就节省下来了, 所以在低负荷时节电效果明显。如果按照全年运行6000h , 两台机组负荷均为45MW 计算。合计节电3914400k W, 按照0. 45元/kW h 价格计算, 合计节省176. 148万元。一到两年可收回华美公司为255MW 热电机组, 配两台2260t /h 循环流化床锅炉, 一次风机LZ N 2398型离心式风机。配备1600k W 电机, 运行方式采用风门调节供风量, 进口风量201989m /h , 风机转速1490r/mi n , 在负荷变化时存在较大的过剩风量。风机参数如表1所示。表1 一次风机参数名称型号容量电压电流功

10、率(A 因数频率(H z 50(k W (kV 16006接法星形转速绝缘冷却方式空r/mi n 等级1500F33 一次风机变频改造前后的效益分析全部投资。一次风机的变频改造, 还有具有以下优点:(1 有效提高网侧的功率因数:原电机直接由工频驱动时的功率因数为0. 84, 启动时仅0. 7, 吸收了大量的无功功率, 给系统带来不稳定因素, 也制约了上游设备的容量。经变频改造后电源侧的功率因数可达到0. 96以上, 可进一步节约发电机、励磁变等上游设备的运行费用。(2 设备运行和维护费用下降:采用调速后, 由于通过调节电机转速来实现节能, 在负荷低时, 电机、风机的转速也降低, 设备的轴承等磨

11、损也减轻, 维护周期加长, 设备运行寿命延长。(3 可对电机实现软启动:启动电流不超过额定电流的1. 2倍, 电机的使用寿命增长。同时减少了由于启动时的机械冲击对轴承、阀门、管道等造成的损坏。一次风LZ N 23机电机98182. 60. 88为了较为明确表述一次风机变频改造前后的节能效益。取1#、2#机组在35MW, 45MW, 55MW, 60MW 四种工况下几种主要参数进行列表对比分析, 如表2、表3所示。表2 1#炉一次风机运行状况试验项目#1机组负荷(MW 一次风机定速风压(kPa 一次风机定速风量(万m 3/h一次风机定速运行电流(A 一次风机定速运行功率(k W 一次风机变频风压(kPa 一次风机变频风量(万m /h一次风机变频运行电流(A 一次风机变频运行功率(k W 节省功率(k W 3工况一工况二工况三工况四3513. 713. 9118. 8104913. 114. 962. 76414084514. 314. 25130. 71154. 513. 715. 470. 2723. 6430. 95516. 5146. 3129213. 917. 484. 2844. 3447. 76015. 07314. 8817. 78146. 4129313. 918. 990. 2923. 73