1引言
2014年9月國家三部委發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級改造行動計劃2014-2021》,由于煙氣排放線上檢測系統(tǒng)的完善和強制實施,不達(dá)標(biāo)將面臨巨額罰款。這意味著今后不僅新建燃煤發(fā)電廠,地區(qū)也接近零排放,現(xiàn)有單元也必須通過升級改造達(dá)到規(guī)定的節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)。
改造脫硫氧化鼓風(fēng)機是實際工作不斷發(fā)展的需求,應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠煤含硫量、脫硫量、脫硫速度等實際數(shù)據(jù)設(shè)計變頻方案,結(jié)合現(xiàn)有氧化鼓風(fēng)機的基本性能特征進(jìn)行變頻改造,實現(xiàn)脫硫過程的變頻控制。
2脫硫氧化鼓風(fēng)機變頻改造問題
某火力發(fā)電廠有2臺1000MW超臨界燃煤發(fā)電機組,機組同期建設(shè)2臺石灰石-石膏濕式煙氣脫硫裝置,脫硫系統(tǒng)燃煤含硫率為1.8%,與機組同時投入運行。目前脫硫裝置的節(jié)能運行越來越受到重視,脫硫裝置中能耗大的設(shè)備如增壓風(fēng)機、循環(huán)泵、濕磨機、真空泵,都需要充分考慮節(jié)能運行的要求。
但該發(fā)電廠的氧化鼓風(fēng)機原設(shè)計為定轉(zhuǎn)速羅茨鼓風(fēng)機,只要脫硫裝置投入,鼓風(fēng)機就必須投入,定速的特征決定了氧化鼓風(fēng)機的能源消耗與煙和SO2負(fù)載基本無關(guān),低硫、低負(fù)載電力消耗過大。為了進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能運行,建議將氧化鼓風(fēng)機改為變頻運行的想法。通過變頻改造,氧化鼓風(fēng)機在不同的煙氣流量和SO2負(fù)荷下改變流量變流量的最佳力量,降低了運轉(zhuǎn)電耗。
本工程氧化鼓風(fēng)機選擇美國德萊賽RAS-J2022型羅茨鼓風(fēng)機,鼓風(fēng)機設(shè)計流量17500m3/h,設(shè)計壓力100kPa,設(shè)計流量下鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速964r/min,軸功率610kW,額定功率710kW。每臺吸收塔配置3臺氧化鼓風(fēng)機,鼓風(fēng)機運行方式2用1備,共6臺氧化鼓風(fēng)機。
3脫硫氧化鼓風(fēng)機變頻改造方案分析
為了減少投資和改造量,保留原來運行良好的氧化鼓風(fēng)機,只在其電機部分增加變頻器和相應(yīng)的機柜。氧化風(fēng)扇改造后的主要特點如下:
1)根據(jù)設(shè)備制造商的要求,正常運行時,氧化風(fēng)扇可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速范圍為630~964r/min。隨著鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速的下降,一部分空氣在鼓風(fēng)機內(nèi)部回流,鼓風(fēng)機排氣不良,溫度上升。溫度上升到一定的限制值時鼓風(fēng)機會損壞,鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)速必須嚴(yán)格限制在一定范圍內(nèi)。
2)氧化鼓風(fēng)機在調(diào)速運行中,兩臺并聯(lián)鼓風(fēng)機同時下降或上升,不發(fā)生搶風(fēng)問題。
3)氧化鼓風(fēng)機的電力消耗與流量有線性關(guān)系。改造后的氧化鼓風(fēng)機采用變頻運轉(zhuǎn)方式,其轉(zhuǎn)速隨變頻值變化,改變氧化鼓風(fēng)機的流量,最終達(dá)到降低電力消耗的效果?紤]到氧化鼓風(fēng)機本身的使用可靠性高,從節(jié)約成本、減少占地面積的觀點出發(fā),每臺吸收塔配置的3臺氧化鼓風(fēng)機中,只有2臺設(shè)置變頻器,每臺710kW鼓風(fēng)機的變頻器運大功耗約為25kW。
4脫硫氧化鼓風(fēng)機節(jié)能效果分析
氧化鼓風(fēng)機節(jié)能效果直接由其運行流量和揚程決定。變頻氧化鼓風(fēng)機的揚程在不同運行情況下沒有太大差異,節(jié)能運行主要表現(xiàn)在流量的調(diào)節(jié)上。氧化風(fēng)機主要用于系統(tǒng)CaSO3的氧化,而CaSO3生成量又由脫除掉的SO2決定,煙氣負(fù)荷和SO2濃度負(fù)荷直接決定了需要的氧化風(fēng)量。因此,煙氣負(fù)荷和SO2濃度負(fù)荷下降時,可以對氧化鼓風(fēng)機實施變頻運行,獲得最佳力量。
發(fā)電站設(shè)計運行狀況:負(fù)荷為100%BMCR,硫含量為1.8%,SO2除去負(fù)荷的比例為1.0。但是,在實際運行中,煙氣負(fù)荷和SO2濃度負(fù)荷隨時變動,為了研究節(jié)能效果,必須考慮長期的平均狀況作為參考對象。根據(jù)發(fā)電廠的實際情況,運行負(fù)荷為30%THA~100%鍋爐的最大額定出力(BMCR),煤的含硫量為0.8%~1.8%,脫硫效率為95%。為了簡化,假設(shè)負(fù)荷的百分比與排煙量有線性關(guān)系。根據(jù)上述要求,對以下5種運行狀況進(jìn)行統(tǒng)計分析。
1)運行狀況1:負(fù)荷為30%THA,煤炭含硫量為1.8%,假設(shè)SO2除去負(fù)荷比例為0.35
2)運行狀況2:負(fù)荷為50%THA,煤炭含硫量為1.8%,假設(shè)SO2除去負(fù)荷比例為0.52
3)運行狀況3:負(fù)荷為100%THA,煤炭含硫量為1.8%,假設(shè)SO2除去負(fù)荷比例為0.95
4)運行狀況4:負(fù)荷為100%BMR,煤炭含硫量為1.2%,假設(shè)SO2除去負(fù)荷比例為0.4.45%。
SO2除去負(fù)荷直接決定鼓風(fēng)機的流量,根據(jù)運轉(zhuǎn)情況氧化鼓風(fēng)機的開放數(shù)和流量的出力表1。
鍋爐全年運行狀況下,實際燃煤硫含量約為1.2%的約為80%,硫含量約為1.8%的約為15%,硫含量不足1.2%的約為5%(燃煤平均硫含量為0.8%的節(jié)能估算),表1和表2分析顯示,采用變頻氧化風(fēng)扇,全年可節(jié)電3929.8MWh
5結(jié)語
(1)本工程轉(zhuǎn)速的羅茨鼓風(fēng)機改造為變頻運行方式,氧化鼓風(fēng)機本體不變,流量變頻調(diào)節(jié)范圍為63.6%~100%,馬達(dá)選擇普通馬達(dá)和高壓變頻器和相應(yīng)機柜。高壓變頻器是成熟的產(chǎn)品,可以滿足使用環(huán)境和配置的要求。
(2)根據(jù)30年的運轉(zhuǎn)時間,采用變頻器后,各種運轉(zhuǎn)方式的消耗電力下降,但節(jié)約費用的差距很大,主要與氧化風(fēng)扇的投入數(shù)量和出力密切相關(guān)。
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