鋒速達通風降溫系統(tǒng)
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山東通風降溫設備國產(chǎn)高壓變頻裝置在丹河引風機上的應用內(nèi)地型新
1 引言
焦作丹河發(fā)電有限公司#1發(fā)電機組容量由100MW增至110MW，#1爐甲乙2臺引風電機均由475kW增容至1000kW，每臺電機容量比原來電機增加了525kW，使廠用電率升高。#1爐引風機用擋板調(diào)節(jié)流量，能量損失嚴重，我公司為了降低廠用電率，決定在這2臺1000kW/6kV引風機上采用世界上最先進的高壓變頻調(diào)速器。2002年9月我公司向國內(nèi)外公開招標采購2臺1000kW/6kV高壓變頻器，最終國內(nèi)高壓變頻器專業(yè)生產(chǎn)廠商北京利德華福技術有限公司憑借綜合實力一舉中標。
2 HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置原理與特點
HARSVERT系列高壓變頻裝置采用單元串聯(lián)多電平技術，工程原理圖見圖1。由移相變壓器、功率單元和控制器組成。為了減小諧波及網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，移相變壓器次級繞組分成7個不同的相位組，相鄰相位組之間相差60/7=8.57o，每一個繞組為一個功率單元供電，每一個功率單元等效為一個單相輸出的低壓變頻器，主電流電路見圖2。通過對功率單元的IGBT逆變橋進行正弦PWM控制，功率單元的U、V端子輸出PWM波形，通過對每個功率單元U、V端子輸出的PWM波形移相串聯(lián)重組，輸出側(cè)可得到如圖3所示的階梯PWM波形，這種波形諧波很小，直接滿足IEEE519-1992及T14549-93標準。由于諧波小，非常適合對普通高壓電機進行變頻調(diào)速。
通過招投標和實際使用情況，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)的高壓變頻器尤其是高壓變頻器專業(yè)生產(chǎn)廠家利德華福公司生產(chǎn)的高壓變頻器和國外廠家生產(chǎn)的高壓變頻器相比有如下特點:
(1) 諧波小。因國外產(chǎn)品大都諧波大，需要加濾波器，而我們傾向于不需要加濾波器的高壓變頻器;因此北京利德華福技術有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器因諧波小而獲得我們很高的技術評分。實測發(fā)現(xiàn)利德華福高壓變頻器網(wǎng)側(cè)電流諧波小于2%，輸出側(cè)電壓和電流諧波分別小于4%和1%。
(2) 功率因數(shù)高。實測發(fā)現(xiàn)，在不同負荷時，利德華福高壓變頻器功率因數(shù)都可達97%以上。而聽說國外電流源型的高壓變頻器，其功率因數(shù)在負荷變化時變化很大，如低負荷時只有30%左右，高負荷時在70%左右。
(3) 直接高高型�？梢灾苯虞敵�6kV。而國外大部分變頻器只能直接輸出4.16kV。有的通過輸出端帶升壓功能的濾波器將電壓提升;有的通過改用戶高壓電機繞組接法，有星型接法改為三角型接法;有的用低壓變頻器變頻，通過升壓變壓器將電壓升上去。
(4) 效率高。實測發(fā)現(xiàn)效率為96%以上。國外高低高的變頻方式效率較低，負荷較輕時效率更低，因為變化環(huán)節(jié)增多，每個環(huán)節(jié)都要耗能，所以效率自然就低下來了。
(5) 運行可靠性高。利德華福高壓變頻器具有功率單元自動旁路功能。國外大部分產(chǎn)品無此功能。當功率單元發(fā)生故障時，工程采用中性點偏移技術自動旁路故障單元，使輸出的3個線電壓仍然相同，轉(zhuǎn)速仍然可以達到額定轉(zhuǎn)速的97.5%,工程得以繼續(xù)運行，而不影響生產(chǎn)，我們可以在方便的時候停機或者切換到工頻下運行，然后用備用模塊更換故障模塊。高壓變頻器具有整機旁路功能，變頻器故障時，工程可以手動或者自動切換到工頻電網(wǎng)運行，不影響生產(chǎn)。
(6) 服務質(zhì)量高。24小時內(nèi)到達用戶現(xiàn)場，技術人員技術好，素質(zhì)高，服務態(tài)度好，能在幾分鐘----48小時內(nèi)解決問題。
(7) 供貨快。28天—90天的供貨期。國外高壓變頻器供貨期為4-6個月。
(8) 安裝調(diào)試簡單，投產(chǎn)快。安裝調(diào)試約7天—14天，據(jù)說有時國外產(chǎn)品調(diào)試時間長達1年左右。
(9) 價格低。通過招投標，發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)高壓變頻器總體上比國外同類產(chǎn)品低1/3—1/5，而且備品備件非常便宜。
(10) 國內(nèi)高壓變頻器廠商辦企業(yè)的方針政策是“讓產(chǎn)品說話，讓用戶說話，讓市場說話，讓業(yè)績說話”，這真誠體現(xiàn)了服務中國的理念。國外企業(yè)在國內(nèi)銷高壓變頻器的方式、價格、付款方式和服務難以體現(xiàn)服務中國的理念。
(11) 適應國情好。國內(nèi)高壓變頻器電網(wǎng)波動適應范圍在+10%—30%,適應粉塵多的場合，全中文界面，操作方便。常聽說國外變頻器在電網(wǎng)電壓波動時容易停機，影響生產(chǎn)，對粉塵多的場合也難以適應，國外產(chǎn)品都為簡陋英文字符顯示，操作不便。
3 變頻改造方案
#1爐引風機是兩臺雙側(cè)布置，變頻改造前引風機的風量調(diào)節(jié)由人工調(diào)節(jié)擋板來實現(xiàn)。引風機及其電機參數(shù)如下:
電動機參數(shù) 引風機參數(shù)
型號:Y560-8 型號: Y4-73-11-27D
額定功率:1000kW 額定風量:425700m3/h
額定電壓:6kV 額定風壓: 5064Pa
額定電流:118.6A 介質(zhì)溫度: 90℃
額定頻率:50Hz 額定轉(zhuǎn)速:744r/min
根據(jù)#1爐目前的實際運行情況，考慮實際負荷情況，經(jīng)對改造前引風機電機檔板調(diào)節(jié)情況試驗，確定變頻器額定電流按100A左右來選擇，比電動機額定電流118.6A減少了18.6A，由此可降低設備一次投資約10%。經(jīng)過充分的市場調(diào)研，最后經(jīng)招標選定北京利德華福技術有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置，額定電流105A。
為了充分保證工程的可靠性，變頻器同時加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運行，電機可以直接手動切換到工頻下運行。工頻旁路由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成(見圖4，其中QF為甲方原有高壓開關)。要求QS2不能與QS3同時閉合，在機械上實現(xiàn)互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開;工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。
圖4 工、變頻旁路裝置
為了實現(xiàn)變頻器故障的保護，變頻器對6KV開關QF進行聯(lián)鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF開關。工頻旁路時，變頻器應允許QF開關合閘，撤消對QF開關的跳閘信號，使電機能正常通過QF開關合閘工頻啟動。
變頻調(diào)速工程配置上位機，上位機安裝在控制室，通過上位機可以對變頻器進行啟動、停機、調(diào)速等控制，并可在上位機上顯示變頻器的運行數(shù)據(jù)和當前狀態(tài)。為了保障調(diào)速工程的可靠性，在操作臺配置對變頻器的控制按鈕，也可以對變頻器實施啟動、停機、加速和減速控制。目前，我們正在為機組配置DCS控制工程，到時，可以通過DCS控制變頻器。
4 變頻器運行節(jié)能效果測試情況
(1) 為了檢驗變頻器運行效果，我們分別于2002年11月29日至30日(變頻器投運前)和2003年2月11日到13日(引風機投變頻后)對#1爐引風機電機功率及電源側(cè)功率因數(shù)進行測試，測試在相同運行方式及相同工況下進行，測試數(shù)據(jù)如表1、2
由實際測量結(jié)果可以看出，變頻器運行時，引風機電機功率因數(shù)在60MW時比變頻前平均提高約0.346，在110MW有功時比變頻前平均提高約0.24。
變頻器運行時，引風機電機實際消耗功率，在機組60MW負荷時，甲側(cè)比變頻前減少406.3-144=262.3kW，乙側(cè)比變頻前減少392.6-136.3=256.3 kW;在機組110MW負荷時，甲側(cè)比變頻前減少577.5-435=143.5 kW，乙側(cè)比變頻前減少511.5-362=149.5 kW。
(2) 變頻裝置投運前、后引風機電量比較:
#1爐引風機變頻裝置于12月30日投入運行后，12月30日到2003年1月4日連續(xù)6天對#1爐引風機電量統(tǒng)計如表3所示。而變頻裝置投運前，12月1日至6日連續(xù)6天#1爐引風機電量統(tǒng)計如表4所示。
由統(tǒng)計結(jié)果可以看出，在發(fā)電量(六天平均負荷率約為80%)基本相同
龍山電廠降低NOx排放量方案選擇煙氣脫硝的工藝難度和成本都較大，因此，目前世界上只有少數(shù)發(fā)達國家有煙氣脫硝裝置運行，其中，只有日本和德國在火電廠普遍建立了煙氣脫硝設施。從經(jīng)濟因素考慮，我國的經(jīng)濟實力還相對薄弱，我國在實施煙氣脫硝這種需要大的資金投入和技術方面，還顯得力量不足。
目前世界上脫硝的方法很多，如：選擇性催化還原法（SCR）、非催化選擇性還原法（SNCR）、E-SOX工藝、脫硝生物技術、再生式除SO2和NOx一體化工藝、活性炭聯(lián)合脫硫脫硝工藝、SNOX技術、DESON-OX/REDOX工藝、尿素法、LBLphoSNOX工藝、脈沖電暈法、電子束照射法等。
目前全國各個電廠基本上貫徹國家環(huán)保要求，預留煙氣脫除氮氧化物裝置空間。如：云南滇東、浙江蘭溪、山東鄒縣等。鑒于脫硝技術發(fā)展及國內(nèi)應用現(xiàn)狀，龍山電廠遵循如下設計原則：充分利用現(xiàn)有成熟技術降低NOx排放設計院與鍋爐廠配合協(xié)作，優(yōu)化制粉及燃燒工程，選用低NOx排放PAX燃燒器；降低一次風初溫；在噴燃器區(qū)域加裝降NOx專用噴口等成熟技術，使得龍山項目NOx排放量小于650mg/m3，達到國內(nèi)先進水平。
預留脫硝改造的空間與鍋爐廠密切配合，參照選擇性催化還原法（SCR），充分預留脫硝空間。在預留改造空間時，需考慮如下因素：鋼架載荷、鍋爐尾部柱網(wǎng)、空氣預熱器腐蝕、引風機容量等。
龍山電廠預留脫硝改造方案荷載問題由于國內(nèi)目前沒有專業(yè)的脫硝公司，只有北京巴威公司和東方鍋爐廠在與外方談判技術引進事宜。通過北京巴威公司咨詢外方，600MW機組典型脫硝工程的布置為5層，每層重量約200，t合計垂直載荷約1000，t水平載荷約120t.脫硝工程的安裝位置。除脫硝裝置載荷外，還有脫硝裝置引入、引出煙道載荷，該部煙道垂直載荷約60，t水平載荷12t.
脫硝工程的安裝位置以上載荷需在目前的鍋爐鋼架及尾部鋼架設計、地基處理中考慮，為今后脫硝改造提供條件。載荷的預留按如下方案設計：鋼架載荷預留。在鍋爐尾部K5、K6列鋼架，在設計時預留60t垂直荷載；鋼架整體設計時考慮12t水平荷載，今后脫硝改造時可直接在現(xiàn)有鋼架上安裝引出、引入煙道。
引風機容量問題龍山電廠引風機現(xiàn)選用動葉可調(diào)軸流風機，引風機型號是：SAF31.5-17-1，B-MCR點壓頭4.2kPa.增加脫硝裝置后，煙氣工程阻力增加11.3kPa（視催化反應層的不同數(shù)目而不同）。
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