660MW引风机脱硝加变频节能改造
依据SCR脱硝特点,并结合实例,提出脱硝改造工程中引风机改造方案和注意事项。此外还分析了变频调速对引风机的要求及其节能效果。
2011年3月14日,全国人大审议通过了“十二五”规划纲要,将氮氧化物首次列入约束性指标体系,要求减少10%,氮氧化物已经成为我国污染减排的重点。2014年3月6日,李克强总理在十二届全国人大二次会议上发言,强调要治理环境污染,推进燃煤电厂脱硝改造1.3亿千瓦。因此今后陆续将会有大批电厂集中脱硝改造。
目前国内大多数脱硝改造均采用SCR(选择性催化还原)技术。加装SCR脱硝后,系统阻力增加,增加的阻力通常分为增加的烟道阻力、SCR反应塔阻力和空预器增加的阻力。SCR阻力大约在1000Pa左右。可见,原引风机不能满足要求,需要进行改造。
本文先确定风机改造参数,再进行风机结构改造,以满足整个系统的要求。在确定改造方案时,采用变频调速的调节方式,确保引风机在各个工况点高效经济的运行,已达到节能减排的效果。
引风机现状
某电厂2×660MW机组2#炉为超临界机组,锅炉最大连续蒸发量为2090t/h,汽轮机热耗率保证值考核工况时锅炉蒸发量为1825.62t/h。锅炉带基本符合并调峰运行。引风机采用两台成都电力机械厂生产的AN33e6(V13+4°)静叶可调轴流风机。增压风机为一台武汉鼓风机有限公司生产的ML-H1-R205/483(BUF)动叶可调轴流风机。
为满足国家对排放烟气的要求,电厂要求对机组增加脱硝系统并取消增压风机。
2.1. 改造前主要设备参数、性能参数
表1 引风机和增压风机设计参数
项目 | 单位 | 引风机 | 增压风机 |
TB工况烟气量 | m3/s | 532.3 | 1008 |
TB工况压力 | Pa | 4908 | 2190 |
BMCR工况烟气量 | m3/s | 451.6 | 916.4 |
BMCR工况压力 | Pa | 4090 | 1825 |
2.2.为确保引风机改造后能很好的和系统匹配,需要确定引风机现场的工作状况,表2为电厂控制室记录值。
表2 2#炉引风机现场运行数据
电负荷 | MW | 660 | 480 | 330 | |
引风机进口静压 | Pa | -3400/-3400 | -2000/-2000 | -1290/-1330 | |
引风机出口静压 | Pa | -340/-350 | 20/180 | -180/-50 | |
电机电流 | A | 326/332 | 194/190 | 156/157 | |
引风机表盘开度 | % | 73.8/74.3 | 41.2/42.8 | 28.7/31.2 | |
由表2可以看出,风机在满负荷下运行时,所需克服的系统阻力与原理论设计值较为接近,但流量却略有增加。
脱硝改造且合并脱硫后的引风机出力
将表2中满负荷下的运行参数折算到BMCR点工况下,并考虑到脱硝改造后,SCR装置阻力增加量,脱硫增效改造后阻力的减少量,以及空预器的阻力变化,BMCR点全压取值为7015Pa。BMCR点流量取值为475.98m3/s。改造后引风机设计参数如表3所示:
表3 脱硝改造后引风机设计参数
工况点 | 风机入口风量(m3/s) | 风机全压Pa | 介质密度Kg/s | 介质温度℃ |
TB | 561 | 8067.3 | 0.8729 | 138.9 |
BMCR | 475.98 | 7015 | 0.8946 | 128.9 |
改造后的风机结构
改造前后风机技术参数对比如下表4所示:
表4 新旧风机技术参数对比表
项目名称 | 单位 | 改造前 | 改造后 |
风机型号 | YA16636-8Z | HA46236-8Z | |
风机入口体积流量TB/BMCR/ECR | m3/s | 532.3/451.6/401.6 | 561/475.98 |
风机全压升TB/BMCR/ECR | Pa | 4908/4090/3272 | 8067.3/7015 |
风机转速 | r/min | 740 | 990/890 |
电机功率 | kW | 3300 | 甲方指定5400kw电机 |
冷却风机型号/功率 | 9-19No4.5A/5.5kW | 9-19No5A/7.5kW |
从表4中可以看出,改造后引风机叶轮直径减小,但是转速提高较多,所需功率增加,原风机和电机必须整体更换。但为了使改造工作量尽可能小,尽可能保留原基础原则下,对标准风机及电机结构进行局部改动,以保证改造后的风机能够利用原有风机所有地脚螺栓位置、混凝土支撑标高(风机检修起吊位置和原来应相同)及风机电机地脚螺栓,仅需要对冷却风机基础、仪表箱、执行器基础重新制作;为了使风机进出口与管道间连接改造尽可能小,对风机出口位置进行相应改动,使其与原有烟气管道匹配,风机出口管道不需改动,仅需要在风机进口制作一小段变径管即可连接风机与进出口管道。
改造后运行情况
电厂加脱硝合并脱硫改造后,引风机至今运行良好。且变频后节能效果明显,原因在于:
5.1.引风机变频调速后,局部节流损失降低,提高了风机效率,尤其是在机组低负荷运行时,节能效果更为明显。
5.2.变频器效率通常在98~99%范围内,且变频电机的功率因素比普通定速电机要高出很多,因此电机耗电量降低。
经电厂初步估算,风机变频节能改造后,节约5200万度厂用电,折算为标准煤15800吨,折合人民币1100万元。
机组在上脱硝装置时,系统阻力增大,势必导致原引风机不能满足新的运行工况要求。利用引风机脱硝改造的契机,加装变频器,通过变频调速的方式来调节引风机出力,既提高了引风机的出力,以此满足系统脱硝的要求,又能保证风机在各种工况下能高效运行,省电节能。
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文章名称:《660MW引风机脱硝加变频节能改造》
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