同達(dá)熱電廠增壓風(fēng)機(jī)變頻改造的應(yīng)用研究

郭建都

（山西彰電同達(dá)熱電有限公司，山西 大同 037057）

為了響應(yīng)國家對于環(huán)境保護(hù)的要求，同達(dá)熱電廠對所有火電機(jī)組進(jìn)行了脫硫裝置改造。作為脫硫煙氣系統(tǒng)的核心，增壓風(fēng)機(jī)在工作時的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性直接決定了發(fā)電廠的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益。增壓風(fēng)機(jī)在工作時對風(fēng)量的調(diào)整主要是通過對風(fēng)機(jī)前端導(dǎo)葉開度的控制來實現(xiàn)的，在對導(dǎo)葉開度進(jìn)行調(diào)整的過程中會產(chǎn)生極大的節(jié)流能量損失，且風(fēng)機(jī)工作時的負(fù)荷越低其能量的損失越大、經(jīng)濟(jì)效益越差。因此在2018年初公司組織對增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，降低風(fēng)機(jī)在工作時的電能消耗，提升其工作時的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)過觀測，風(fēng)機(jī)改造后能夠根據(jù)機(jī)組運行情況自動調(diào)整風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)，不僅穩(wěn)定性得到了極大的提高，而且節(jié)能效果得到了極大的優(yōu)化，目前已在同達(dá)熱電廠得到了全面推廣。

1 增壓風(fēng)機(jī)改造前運行狀況

同達(dá)熱電廠共有3臺熱電機(jī)組，其脫硫系統(tǒng)采用了石膏—石灰石濕式脫硫除塵系統(tǒng)。該系統(tǒng)在熱電機(jī)組的出氣口處設(shè)置了一組增壓風(fēng)機(jī)，發(fā)電過程中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入到交換器內(nèi)進(jìn)行降溫，最終經(jīng)過脫硫后變?yōu)榉吓欧艠?biāo)準(zhǔn)的煙氣。其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 火電廠煙氣處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

為了滿足脫硫需要，增加風(fēng)機(jī)出口位置的氣體的壓力需要和鍋爐工作時的負(fù)荷呈一定的比例，因此增壓風(fēng)機(jī)工作時的情況需要根據(jù)鍋爐工作負(fù)載情況變化而變化。由于增壓風(fēng)機(jī)為靜調(diào)式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，通過對前導(dǎo)葉片開度的調(diào)整來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)工作時的出口壓力，前導(dǎo)葉片的開度越小工作時出口壓力越大，開度越大其工作時出口處的壓力就越小[1]。經(jīng)過對同達(dá)熱電廠脫硫裝置風(fēng)機(jī)在2017年運行情況統(tǒng)計，發(fā)電機(jī)組在運行時，其低負(fù)荷狀態(tài)下運行的時間達(dá)到了總運行時間的45%以上，此時風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)葉開度只需達(dá)到30%即可滿足低負(fù)荷下鍋爐的運行要求，平均用電量達(dá)到了公司總用電量的5%左右。

2 增壓風(fēng)機(jī)變頻改造方案

在對增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造時，根據(jù)通達(dá)熱電廠的實際布局，以最小改動和最低投入為切入點，將該高壓變頻系統(tǒng)的一次交流電源從#5增壓風(fēng)機(jī)的開關(guān)柜內(nèi)引出，將該變頻控制系統(tǒng)的交流控制電源從#5增壓風(fēng)機(jī)的開關(guān)柜事故保安段#3柜內(nèi)引出，其直流控制電源可從#5增壓風(fēng)機(jī)的開關(guān)柜內(nèi)的DCS動力母線內(nèi)引出，將用于變頻系統(tǒng)冷卻裝置的電源從控制車間的380V高壓電源處引出即可。其電氣接線原理如圖2所示[2]。

圖2 增壓風(fēng)機(jī)變頻改造電氣接線原理圖

對增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造后，系統(tǒng)可以根據(jù)風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)自行進(jìn)行變頻工作和工頻運行狀態(tài)的自動控制切換[3]。當(dāng)系統(tǒng)在低負(fù)荷下運行時，變頻器啟動，控制增壓風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)；當(dāng)系統(tǒng)在高負(fù)荷下運行時，系統(tǒng)控制閉合接觸器KM3同時斷開接觸器KM1，將其工作狀態(tài)調(diào)整為工頻運行狀態(tài)。

增壓風(fēng)機(jī)變頻運行控制系統(tǒng)的界面如圖3所示[4]。

圖3 變頻風(fēng)機(jī)運行界面示意圖

3 變頻增壓系統(tǒng)的應(yīng)用效果分析

增壓風(fēng)機(jī)在通過調(diào)整導(dǎo)葉開度來對風(fēng)葉進(jìn)行調(diào)節(jié)的時候會導(dǎo)致極大的節(jié)流損失，當(dāng)應(yīng)用變頻控制系統(tǒng)后風(fēng)機(jī)在工作時的導(dǎo)葉開度處于全開狀態(tài)，基本上不會導(dǎo)致節(jié)流損失。利用該變頻控制系統(tǒng)分別對100MW、140MW、180MW、200MW風(fēng)機(jī)工作時的節(jié)流損失進(jìn)行分析，結(jié)果如圖4所示。

圖4 優(yōu)化前后增壓風(fēng)機(jī)的節(jié)流損失對比示意圖

由圖4可知，當(dāng)在工頻狀態(tài)下工作時，機(jī)組的負(fù)荷越高，其工作時的節(jié)流損失越小，說明此時導(dǎo)葉的開口越大。當(dāng)在變頻工況下，不管機(jī)組的負(fù)荷如何，其工作時的節(jié)能損失均保持在0.12kPa，特別是在低負(fù)荷工況下工作時，節(jié)流損失降到了約91.8%，節(jié)能效果十分突出。

變頻改造后，增壓風(fēng)機(jī)的控制方式由最初的通過不斷改變導(dǎo)葉開度的方法來實現(xiàn)風(fēng)壓調(diào)整轉(zhuǎn)變?yōu)榱送ㄟ^變頻器控制電流自動對風(fēng)壓進(jìn)行控制，有效地避免了導(dǎo)葉運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的卡阻、開度調(diào)整不到位的現(xiàn)象，大幅地降低了風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉機(jī)械運行的實際時間，提升了其工作壽命。

運行一年來的運行參數(shù)收集匯總?cè)绫?所示。由統(tǒng)計分析可知，同達(dá)熱電廠自實行變頻改造后全年節(jié)約電量約278.12萬kW·h，年節(jié)約電費約121.44萬元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且增壓風(fēng)機(jī)工作時的故障率由最初的4.1/百天，降低到了0.52/百天。

表1 變頻改造后全年用電節(jié)能情況統(tǒng)計

4 結(jié) 論

本文根據(jù)同達(dá)熱電廠增壓風(fēng)機(jī)在工頻運行情況下所出現(xiàn)的問題，提出了采用變頻改造的方案，并對改造方案進(jìn)行了論述，實現(xiàn)變頻改造后通過在同達(dá)熱電廠的應(yīng)用表明：

（1）對增壓風(fēng)機(jī)運行實現(xiàn)變頻控制，在低負(fù)荷工況下工作時，節(jié)流損失降到了約91.8%，節(jié)能效果十分的突出。

（2）同達(dá)熱電廠自實行變頻改造后全年節(jié)約電量約278.12萬kW·h，年節(jié)約電費約121.44萬元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且增壓風(fēng)機(jī)工作時的故障率由最初的4.1/百天，降低到了0.52/百天。