1引言
2014年9月國(guó)家三部委發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級(jí)改造行動(dòng)計(jì)劃2014-2021》,由于煙氣排放線上檢測(cè)系統(tǒng)的完善和強(qiáng)制實(shí)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(jí)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(jī)是實(shí)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(shí)際數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)變頻方案,結(jié)合現(xiàn)有氧化鼓風(fēng)機(jī)的基本性能特征進(jìn)行變頻改造,實(shí)現(xiàn)脫硫過程的變頻控制。
2脫硫氧化鼓風(fēng)機(jī)變頻改造問題
某火力發(fā)電廠有2臺(tái)1000MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組,機(jī)組同期建設(shè)2臺(tái)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(jī)組同時(shí)投入運(yùn)行。目前脫硫裝置的節(jié)能運(yùn)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(jī)、循環(huán)泵、濕磨機(jī)、真空泵,都需要充分考慮節(jié)能運(yùn)行的要求。
但該發(fā)電廠的氧化鼓風(fēng)機(jī)原設(shè)計(jì)為定轉(zhuǎn)速羅茨鼓風(fēng)機(jī),只要脫硫裝置投入,鼓風(fēng)機(jī)就必須投入,定速的特征決定了氧化鼓風(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行,建議將氧化鼓風(fēng)機(jī)改為變頻運(yùn)行的想法。通過變頻改造,氧化鼓風(fēng)機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)電耗。
本工程氧化鼓風(fēng)機(jī)選擇美國(guó)德萊賽RAS-J2022型羅茨鼓風(fēng)機(jī),鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量17500m3/h,設(shè)計(jì)壓力100kPa,設(shè)計(jì)流量下鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速964r/min,軸功率610kW,額定功率710kW。每臺(tái)吸收塔配置3臺(tái)氧化鼓風(fēng)機(jī),鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式2用1備,共6臺(tái)氧化鼓風(fēng)機(jī)。
3脫硫氧化鼓風(fēng)機(jī)變頻改造方案分析
為了減少投資和改造量,保留原來運(yùn)行良好的氧化鼓風(fēng)機(jī),只在其電機(jī)部分增加變頻器和相應(yīng)的機(jī)柜。氧化風(fēng)扇改造后的主要特點(diǎn)如下:
1)根據(jù)設(shè)備制造商的要求,正常運(yùn)行時(shí),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(jī)轉(zhuǎn)速的下降,一部分空氣在鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部回流,鼓風(fēng)機(jī)排氣不良,溫度上升。溫度上升到一定的限制值時(shí)鼓風(fēng)機(jī)會(huì)損壞,鼓風(fēng)機(jī)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(jī)在調(diào)速運(yùn)行中,兩臺(tái)并聯(lián)鼓風(fēng)機(jī)同時(shí)下降或上升,不發(fā)生搶風(fēng)問題。
3)氧化鼓風(fēng)機(jī)的電力消耗與流量有線性關(guān)系。改造后的氧化鼓風(fēng)機(jī)采用變頻運(yùn)轉(zhuǎn)方式,其轉(zhuǎn)速隨變頻值變化,改變氧化鼓風(fēng)機(jī)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(jī)本身的使用可靠性高,從節(jié)約成本、減少占地面積的觀點(diǎn)出發(fā),每臺(tái)吸收塔配置的3臺(tái)氧化鼓風(fēng)機(jī)中,只有2臺(tái)設(shè)置變頻器,每臺(tái)710kW鼓風(fēng)機(jī)的變頻器運(yùn)大功耗約為25kW。
4脫硫氧化鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能效果分析
氧化鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能效果直接由其運(yùn)行流量和揚(yáng)程決定。變頻氧化鼓風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程在不同運(yùn)行情況下沒有太大差異,節(jié)能運(yùn)行主要表現(xiàn)在流量的調(diào)節(jié)上。氧化風(fēng)機(jī)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(shí),可以對(duì)氧化鼓風(fēng)機(jī)實(shí)施變頻運(yùn)行,獲得最佳力量。
發(fā)電站設(shè)計(jì)運(yùn)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(shí)際運(yùn)行中,煙氣負(fù)荷和SO2濃度負(fù)荷隨時(shí)變動(dòng),為了研究節(jié)能效果,必須考慮長(zhǎng)期的平均狀況作為參考對(duì)象。根據(jù)發(fā)電廠的實(shí)際情況,運(yùn)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(jiǎn)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(duì)以下5種運(yùn)行狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
1)運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(jī)的流量,根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)情況氧化鼓風(fēng)機(jī)的開放數(shù)和流量的出力表1。
鍋爐全年運(yùn)行狀況下,實(shí)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(jī)改造為變頻運(yùn)行方式,氧化鼓風(fēng)機(jī)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(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,采用變頻器后,各種運(yùn)轉(zhuǎn)方式的消耗電力下降,但節(jié)約費(fèi)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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