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轮回流化床中高压变频器的节能使用

作者:赵毅胜 毕平劲 李忠善  滥觞:湖北三环开展股份有限公司    日期:2014-6-10  阅读:

择要:引见了轮回流化床的工艺特性及节能使用远景。给出了湖北三环开展股份有限公司在使用变频调速装备上的经历和市场上现有变频安装的特性。经由过程三环公司对内蒙古乌达热电厂轮回流化床汽锅的革新实例,表白利用高压变频体系后节能结果较着,对装备的运转工况也有较大改进。

关键词:轮回流化床;高压变频器;风机;节能;

Economical application of high voltage converter in circulating fluidized bed

Abstract: Technological characteristics and economical application prospect of circulating fluidized bed are introduced. Experience about application of VVVF in Hubei Sanhuan Development Co. Ltd and characteristics of existing VVVF in the market are involved. Through the restructuring example on Wuda Heat and Power Plant in Inner Mongolia of Sanhuan Development Co. Ltd, it is indicated that significant energy saving effect and better functional performance of devices are obtained after the use of high voltage converter system.

Key words: circulating fluidized bed; high voltage converter; fan; energy saving;

弁言

近年来,跟着经济发展,国度对能源的需求不断加强,人们对环境保护和能源节省也愈来愈正视,对工场这一类大型耗能单元停止技术改造,以低落能源消耗和提高消费服从的要求也进一步加强。

以电力行业为例,国民经济的增加使得电力需求非常微弱,而每一年耗损的电能中,大部分是由火电厂供给的。以2006年为例,天下发电量到达28344亿千瓦时,此中火电发电量达23573亿千瓦时,约占天下发电总量的83.16%,同时,火电厂机组耗煤总量占天下总耗煤的比例到达了 53.4%,成为天下耗煤最多的行业。

煤的高效率低污净化熄灭手艺关于社会的可持续发展具有重要意义。如安在火力发电厂中低落煤耗已成为存眷的重点。除了接纳高参数、大容量的电厂以提高电厂服从、低落煤耗外,在电厂设想中还需接纳其它有用步伐以进一步到节能目标,对轮回流化床机组尤其主要。

1  轮回流化床工艺

轮回流化床是一种适于固体燃料的干净高效的熄灭手艺。固体颗粒(燃料、石灰石、砂粒、炉渣等)在炉膛内以一种特别的气固流动方法(流态化)运动,分开炉膛的颗粒又被别离并送回炉膛轮回熄灭。炉膛内固体颗粒的浓度高,熄灭、传质、传热、混淆猛烈,温度散布平均,固体颗粒在炉膛内的内轮回和外轮回非常激烈,在炉膛内的停止工夫较长,包管了较高的熄灭服从。

轮回流化床熄灭手艺是近二十多年来开展的洁净煤熄灭手艺,其熄灭方法出格适用于高灰分低挥发份的煤矸石、洗中煤等劣质煤,具有较好的燃料适应性,可变废为宝,表现节能要求。另外,轮回流化床汽锅在熄灭历程接纳炉内喷钙、高温熄灭,可同时到达脱硫脱硝的目标,具有较好的环保特性。

其较为典范的熄灭工艺如图1所示。  

             

1   轮回流化床汽锅体系图

Fig 1 circulating fluidized bed boiler

燃料由给煤机送入炉膛;一次风由汽锅底部送入,次要用于保持燃料粒的流化;二次风沿燃烧室侧壁多点送入,次要用于增长燃烧室的氧量,提高熄灭服从;熄灭后的大量颗粒随烟气进入旋风分离器,与烟气别离;别离出来的颗粒经回料阀回到燃烧室持续熄灭;别离出来的烟气则颠末除尘器除尘后,由引风机引入烟囱排挤。实践运转中,轮回流化床的熄灭服从可高达97%99%

2   手艺计划阐发

因为其共同的熄灭特性,与传统的煤粉式汽锅比拟,轮回流化床汽锅对风量、风压的掌握有更高的要求:为了包管汽锅熄灭的经济性,当燃料量改动时,必需响应地调理送风量,使之与燃料量婚配;为了包管汽锅运转的安全性,必需使引风量与送风量相配合以包管炉膛压力在一般范围内;经由过程一次风量及风压的调理以包管炉膛内物料的一般流化。

与通例煤粉炉比拟,轮回流化床机组设置的风机压头较高,今朝调理风量的次要是经由过程调理风门开启度或接纳变频调速手艺掌握风机转速。当接纳调理风门开启度的方法停止风量掌握时,简单呈现如许几个问题:(1)撙节丧失大;(2)体系呼应速度慢、调理品格差,主动投入率低,难以满意实践要求;(3)执行机构易出问题,维修用度高;(4)机电启动时会发生过电流,影响机电绝缘性能和使用寿命。变频调速手艺因为较好地处理了上述成绩,正逐渐在轮回流化床机组中得以使用。

因为轮回流化床汽锅中的一次风机、二次风机、引风机均属于二次方转矩负载,在疏忽风道变革身分后,有风量与转速成反比、风压与转速二次方成反比、机器轴功率与转速立方成反比的干系。当接纳高压变频器对这些机电停止变频调速掌握时,仅经由过程相对小范围内的频次改动,调理机电转速,便可实现风量的掌握,并且调理精度及呼应速度有很大改进。同时,当机电转速低落时,因为轴功率与转速三次方成反比的对应干系,机电的轴功率明显降落,节能结果较着。

3    高压变频安装特性

高压变频手艺的详细实现有多种方法,国内外的高压变频器厂家今朝次要接纳以下一些解决方案:高-低-高计划、三电平-多电平计划、电流源计划、功率单位串连计划等等。高-低-高计划需求输入、输出变压器,存在中央高压环节电流大、服从低、可*性降落、体积大等缺陷,只合适很小容量的高压电念头;三电平-多电平计划存在掌握庞大、需求加滤波器等缺陷,只要少数外洋厂家接纳。电流源存在输入功率因数低,保护本钱高档缺陷。

市场上大多高压变频器接纳交直交、间接高高变更、多电平串连倍压的手艺计划。主体构造由多组功率模块串并联而成,输入接纳断绝移相变压器将输入的高压工频电变更成为多组相互间互相绝缘、电位自力的高压工频电源,并别离送到各个变频功率模块中,实现各模块中的整流、滤波、逆变历程,单个模块输出的高压变频电源经叠加发生需求的高压输出。单相接纳多组功率模块串连叠加,包管单个功率模块接受电压仅为输出高压的一部分,且在其事情许可范畴以内。

在实践运转中,机能优秀的高压变频器对电网谐波净化小,以湖北三环公司一型接纳36脉冲整流,输出每相6单位串连的高压变频器为例空载状况下,输入谐波<3%;负载状况下,输入谐波<2%。输入功率因数到达95%以上,且整机服从≧97%,无需停止功率因数抵偿。电压输出范畴较大,输入电压在60%~130%,频次在45HZ55HZ颠簸范围内装备均能一般事情。接纳高频PWM掌握方法,并可选用单位冗余热备手艺,包管装备输出恒定,制止输出2138h.com和共模电压过大。接纳机械式旁路,旁路掌握回路零丁供电,制止功率单位失电然后旁路无法行动的状况发作。接纳双电源切换手艺,共同的供电设想,特有的过电压庇护手艺,包管高压变频器不变、可*运转。理论证实接纳单位串连、间接高-高方法的拓朴构造的高压变频器在负载持续运转要求严厉的情况中使用具有独到的优势。

4              注意事项

因为工场轮回流化床汽锅对运转安全性要求较高,应留意以下事项

a、 轮回流化床对风压的要求很高,对一次风机停止变频革新时,应思索最低安全转速限定,确保在最低转速运转时,能包管流化

b、因为变频革新后相当于增长了中央环节,体系可*性低落,在DCS体系重点思索变频装备毛病后的应急处置

c、 因为变频器属于电力电子产品,对运转情况的要求较高,留意对情况的一样平常干净,对风冷型的高压变频器,出格留意风道的流通。

d、              对风体系作变频革新时,只管制止一台工频运转,一台变频运转,因为两台出口风压的不一致,能够招致风机踹震大概服从较着低落,不利于装备持久运转。

e、 在实践运转时,当负荷较低时,两台装备变频运转运转能够比一台装备变频运转更节能。

5       实例阐发

2006年,内蒙古华电乌达热电有限公司对其1150MW火电机组的汽锅引风机停止变频调速革新。该火电机组接纳480t/h的超高压再热CFB轮回流化床汽锅,到场革新的2台汽锅引风机的型号参数为:1400KW6KV;由湖北三环开展股份有限公司供给的2台高压变频器型号为SHHVFY6K/1400。革新完成后,在#1发电机组发电量不异工况下,做了#1炉引风机在变频条件和#1炉引风机在工频条件下6小时的耗电量比照实验。以下表:

#1炉引风机在工频条件下耗电(查原始报表得知)

运转工夫

2006818

发电量

875700KWh

甲引风机耗电

6120KWh

乙引风机耗电

5400KWh

#1炉引风机在变频条件下耗电(查当日报表得知)

运转工夫

20061129

发电量

875700KWh

甲引风机耗电

4320KWh

乙引风机耗电

4320KWh

节能计较:

工频条件下:#1机组均匀发电量为14.5万千瓦时/小时的2台引风机均匀每小时耗电量为:         61205400/61920KWh

变频条件下:#1机组均匀发电量为14.5万千瓦时/小时的2台引风机均匀每小时耗电量为:         43204320/61440KWh

均匀每小时的节电量:19201440480KWh

年节电量:          480×55002640000KWh(按年运转5500小时计较)

年节电收益:       2640000×0.4105.6万元(按每度电0.4元计较)

节电率:           480/192025

革新本钱收受接管工夫: #1机组2台引风机年节电收益105.6万元状况下,具有显据的经济效益。

在此计较历程中没有思索供暖,根据现场实际情况#1炉在8月份没有供暖,11月份有供暖。即工频条件时的实践负载没有变频条件时负载大,如将其思索出来节电量弘远于现有成果。以上数据在发电量根本在满负荷(14.5千瓦时/小时)条件下的节能状况,实践运转时因为发电量的颠簸,节能量弘远于以上值。装备投运近1年来,均匀节能率到达35%,最大节能率到达55%

除了较着的节电,接纳变频次器还有以下长处:(1)高压变频器优秀的软启动/截至功用(能够zero转速启动),启动历程最大电流小于额定电流,大大减小了启动打击电流对电动机合电网的打击,有用减小了机电毛病,从而大大耽误了机电的检验周期合使用寿命,同时还可有用制止打击负荷对电网的倒霉影响;(2)变频革新后,原调理风门全开,大大削减其磨损,耽误了风门使用寿命,低落检验维护费用,进一步低落了风道阻力;(3)变频革新后,原液力耦合器打消,节流了液力耦合器的维护费用;(4)高压变频器特有的光滑调理削减了风机以及机电的机器磨损,同时低落了轴承、轴瓦的温度,有用削减了检验用度,耽误了装备的使用寿命。

结论

高压变频调速器曾经在多家电厂、水泥厂、化工厂、金属冶炼厂的风机和离心式水泵中获得实践使用,并获得优良的运转结果和节能效益。作为将来大型节能汽锅的发展趋势,轮回流化床汽锅中又包罗大量能使用高压变频调速手艺的装备,因为轮回流化床熄灭介质多样行,风体系、水系统设想选型时比煤粉炉偏大,实践节能结果比煤粉炉好。因而,将高压变频调速手艺应用于轮回流化床汽锅的设想和革新,关于低落消耗、节约能源、削减本钱、提高自动化掌握程度,具有十分重要的意义和宽广的远景。

参考文献:

[1]                张振阳,刘军祥,李遵基.高压变频手艺在火电厂吸风机中的使用与研讨[ J ].热效能动力工程.2002年,172):191-194

[2]                王树.变频调速体系设想与使用[ M ].北京:机械工业出版社,2005198

[3]                杜金城.电气变频调速设想手艺[ M ].北京:中国电力出版社,2001155156

赵毅胜 :内蒙华电乌达电厂副总工程师

毕平劲  :湖北三环开展股份有限公司总工程师

李忠善:内蒙华电乌达电厂消费部副部长

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