深圳市英威騰電氣股份有限公司  技術支持部

 

摘  要：本文針對電力行業300MW機ji組zu主zhu輔fu助zhu設she備bei的de高gao壓ya變bian頻pin改gai造zao應ying用yong
，提ti出chu了le完wan整zheng的de係xi統tong解jie決jue方fang案an。對dui高gao壓ya變bian頻pin調tiao速su技ji術shu在zai電dian力li係xi統tong改gai造zao中zhong存cun在zai的de問wen題ti及ji取qu得de的de良liang好hao經jing濟ji效xiao益yi進jin行xing了le分fen析xi論lun證zheng。

關鍵詞：300MW機組  主輔助設備   風機水泵  高壓變頻器  節能改造

 

一、引言

 

火力發電廠是一個能源轉化的工廠。它把煤
、油等一次能源——化學能，轉化成通用性廣
、效率高的二次能源－電能。產品(電能)無法儲存
，發電
、供電和用電同時完成

，而且要求速度快、質量高。

火力發電機組是由鍋爐、汽輪機和發電機三大主機及其眾多輔助設備組成。鍋爐的任務是生產蒸汽，即把煤、油等燃料的化學能轉化成具有一定壓力和溫度的蒸汽的熱能；汽輪機把蒸汽的熱能轉化成機械能；而發電機則把機械能轉化成電廠的最終產品－電能。

電力行業是高壓變頻器產品重要的應用領域，對電力行業機組主輔助設備的變頻技術適用性研究表明：每台機組當中主要有七類設備可以實現變頻應用
，粗略估計，一般每單位機組需要配置變頻器13台。據統計，我國火力發電廠中使用的送風機、引風機、給水泵、循環水泵和灰漿泵等風機和水泵的配套電動機總容量達15000MW
，年總用電量達520億kWh，占全國火電發電量的5％～8％。

目mu前qian我wo國guo火huo電dian廠chang風feng機ji和he水shui泵beng基ji本ben上shang都dou采cai用yong定ding速su驅qu動dong。這zhe種zhong定ding速su驅qu動dong的de風feng機ji采cai用yong入ru口kou風feng門men

，水shui泵beng采cai用yong出chu口kou閥fa門men調tiao節jie流liu量liang
，都dou存cun在zai嚴yan重zhong的de節jie流liu損sun耗hao。尤you其qi在zai機ji組zu變bian負fu荷he運yun行xing時shi，由you於yu風feng機ji和he水shui泵beng的de運yun行xing偏pian離li高gao效xiao率lv點dian
，使shi運yun行xing效xiao率lv降jiang低di。現xian有you調tiao節jie流liu量liang的de方fang法fa不bu改gai變bian電dian機ji的de轉zhuan速su，因yin此ci電dian機ji消xiao耗hao的de功gong率lv不bu變bian
，而er且qie造zao成cheng管guan網wang壓ya力li過guo大da，不bu利li於yu管guan網wang安an全quan

、穩wen定ding運yun行xing。若ruo使shi用yong變bian頻pin器qi對dui電dian機ji進jin行xing調tiao速su，達da到dao用yong戶hu期qi望wang的de流liu量liang，則ze可ke以yi節jie約yue大da量liang電dian能neng。發fa電dian廠chang輔fu機ji電dian動dong機ji的de有you效xiao調tiao速su運yun行xing，直zhi接jie關guan係xi到dao電dian廠chang效xiao益yi的de高gao低di。

 

二、電力機組主輔助設備變頻改造及工藝介紹

 

1.       鍋爐風機變頻改造情況概述

電dian站zhan鍋guo爐lu風feng機ji的de風feng量liang與yu風feng壓ya裕yu度du以yi及ji機ji組zu的de調tiao峰feng運yun行xing導dao致zhi風feng機ji的de運yun行xing工gong況kuang點dian與yu設she計ji高gao效xiao點dian相xiang偏pian離li

，從cong而er使shi風feng機ji的de運yun行xing效xiao率lv大da幅fu度du下xia降jiang。據ju統tong計ji
，一yi般ban情qing況kuang下xia
，采cai用yong風feng門men調tiao節jie的de風feng量liang的de風feng機ji，運yun行xing工gong況kuang點dian與yu設she計ji點dian兩liang者zhe偏pian離li10%時，風機效率下降8%左右；偏離20%時，風機效率下降20%左右；而偏離30%時
，風機效率則下降30%以yi上shang
，對dui於yu采cai用yong進jin口kou風feng門men調tiao節jie風feng量liang的de風feng機ji，這zhe是shi一yi個ge不bu可ke避bi免mian的de損sun失shi。可ke見jian，引yin風feng機ji的de用yong電dian量liang中zhong
，有you很hen大da的de一yi部bu分fen是shi被bei調tiao節jie門men消xiao耗hao掉diao的de。因yin此ci，改gai進jin風feng機ji的de調tiao節jie方fang式shi是shi提ti高gao風feng機ji運yun行xing效xiao率lv，降jiang低di風feng機ji耗hao電dian量liang的de最zui有you效xiao的de途tu徑jing。如ru果guo在zai風feng機ji上shang加jia裝zhuang目mu前qian國guo內nei已yi經jing普pu遍bian采cai用yong的de高gao壓ya變bian頻pin器qi，對dui風feng機ji電dian動dong機ji進jin行xing調tiao速su控kong製zhi，從cong而er實shi現xian對dui風feng量liang的de調tiao節jie以yi滿man足zu鍋guo爐lu負fu荷he的de變bian化hua
，這zhe樣yang就jiu能neng將jiang風feng門men調tiao節jie中zhong的de能neng量liang損sun失shi節jie約yue下xia來lai。

 

2.       鍋爐風機工藝介紹

2.1    引風機

引風機是熱電廠的鍋爐生產工藝中重要的輔機。引風機輸送的介質是煙氣
，最高溫度一般不得超過250度。鍋爐結構複雜
，還有煙氣的除塵


、脫硫設備，煙氣阻力較大
，利用引風機排煙才能排除煙氣
，同時引風機也是保證鍋爐燃燒室產生的負壓重要設備。

2.2    送風機

為了滿足煤完全燃燒
，通過送風機(包括一
、二次風機)供給煤粉燃燒時所需要的空氣量。一次風進入爐膛底部風室，一次風道上還並聯有風道點火器；二次風直接經爐膛上部的二次風箱分兩層入爐膛。在整個煙風係統中均設有調節擋板，以便在運行和啟停爐期間運行調節控製。

2.3    排粉機

煤mei粉fen由you熱re空kong氣qi加jia熱re後hou經jing排pai粉fen機ji送song入ru鍋guo爐lu。排pai粉fen機ji是shi製zhi粉fen係xi統tong中zhong氣qi粉fen混hun合he物wu流liu動dong的de動dong力li來lai源yuan，靠kao它ta克ke服fu流liu動dong過guo程cheng中zhong的de阻zu力li，完wan成cheng煤mei粉fen的de氣qi力li輸shu送song。在zai直zhi吹chui式shi製zhi粉fen係xi統tong、中zhong間jian儲chu倉cang式shi乏fa氣qi送song粉fen係xi統tong中zhong
，排pai粉fen機ji還hai起qi一yi次ci風feng機ji作zuo用yong，靠kao它ta產chan生sheng的de壓ya力li將jiang煤mei粉fen氣qi流liu吹chui送song到dao爐lu膛tang。製zhi粉fen係xi統tong的de排pai粉fen機ji采cai用yong入ru口kou擋dang板ban調tiao節jie，並bing且qie為wei減jian小xiao三san次ci風feng量liang
，排pai粉fen機ji入ru口kou管guan道dao通tong過guo調tiao整zheng小xiao擋dang板ban來lai調tiao節jie風feng量liang，浪lang費fei了le大da量liang的de電dian能neng。為wei降jiang低di能neng耗hao
，排pai粉fen風feng機ji在zai製zhi粉fen係xi統tong中zhong裝zhuang於yu球qiu磨mo機ji，粗cu粉fen分fen離li器qi、xifenfenliqizhihou，baozhengyuanmeizaiqiumojineitonglaizikongqiyureqiderefenghepaifenjichukoudezaixunhuanfenghunhe，jiangyuanmeiganzao，bingyanmochengmeifen，ermeifensuipaifengjisuochanshengdefuyaqiliu
，jingxifenfenliqibafeng、粉分開

，煤粉落入煤粉倉中貯存
，剩餘氣體內含有5～10%的風、fenhunhewu
，jingpaifenfengjichukouzuoweisancifengsongrulutanghuopairuyicifengxiangzuoweiyicifengyugeifenjiluoxiademeifenhunhesongrulutang。tongguoshangshuliuchengjieshaowomenkeyikanchu，zaizhifenxitongzhongpaifenjizhuyaoweizhifenxitongtigongfuya。zaiduipaifenjijinxingbianpingaizaohoutongguojiangpaifenjirukoufengmenquankai，tongshishidangtiaojiechukoufengmen，wanquankeyimanzuweizhifenxitongtigongfuyadexuyaobingqiebuduisancifengzaochengyingxiang。

 

三、鍋爐相關水泵工藝介紹

3.1    鍋爐給水泵

給(gei)水(shui)泵(beng)的(de)任(ren)務(wu)是(shi)將(jiang)除(chu)氧(yang)器(qi)貯(zhu)水(shui)箱(xiang)內(nei)的(de)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)溫(wen)度(du)的(de)給(gei)水(shui)，通(tong)過(guo)給(gei)水(shui)泵(beng)產(chan)生(sheng)足(zu)夠(gou)的(de)壓(ya)力(li)打(da)入(ru)汽(qi)包(bao)

，汽(qi)包(bao)內(nei)汽(qi)液(ye)分(fen)離(li)，水(shui)送(song)入(ru)熱(re)鍋(guo)爐(lu)
，在(zai)鍋(guo)爐(lu)環(huan)冷(leng)壁(bi)中(zhong)加(jia)熱(re)產(chan)生(sheng)蒸(zheng)汽(qi)後(hou)進(jin)入(ru)蒸(zheng)汽(qi)輪(lun)機(ji)作(zuo)功(gong)，帶(dai)動(dong)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)發(fa)電(dian)。根(gen)據(ju)電(dian)能(neng)生(sheng)產(chan)的(de)特(te)點(dian)和(he)熱(re)鍋(guo)爐(lu)運(yun)行(xing)的(de)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)，給(gei)水(shui)泵(beng)必(bi)須(xu)連(lian)續(xu)不(bu)斷(duan)地(di)運(yun)行(xing)。這(zhe)不(bu)僅(jin)關(guan)係(xi)到(dao)正(zheng)常(chang)發(fa)電(dian)，而(er)且(qie)也(ye)直(zhi)接(jie)關(guan)係(xi)到(dao)鍋(guo)爐(lu)設(she)備(bei)的(de)安(an)全(quan)。因(yin)此(ci)
，鍋(guo)爐(lu)給(gei)水(shui)泵(beng)在(zai)發(fa)電(dian)廠(chang)是(shi)最(zui)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)水(shui)泵(beng)，號(hao)稱(cheng)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)的(de)心(xin)髒(zang)。給(gei)水(shui)泵(beng)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)如(ru)下(xia)圖(tu)1所示：

 

圖1 水泵工藝流程圖

目前由於現場大部分鍋爐給水泵均采用閥門來調節流量、壓力等參數來滿足鍋爐運行所需給水的需要, 在這種調節方式下，係統主要存在的幾個問題：

 

1)    采用給水泵定速運行，閥門調整節流損失大
、出口壓力高、管損嚴重
、係統效率低，造成能源的浪費。　　

2)    當流量降低閥位開度減小時，調整閥前後壓差增加工作安全特性變壞，壓力損失嚴重，造成能耗增加。　　

3)    長期的40～70％閥門開度
，加速閥體自身磨損，導致閥門控製特性變差。　

4)    管網壓力過高威脅係統設備密封性能，嚴重時導致閥門泄漏，不能關嚴等情況發生。　

5)    設備使用壽命短
、日常維護量大，維修成本高
，造成各種資源的極大浪費。

解決上述問題的重要手段之一是采用變頻調速控製技術。利用高壓變頻器對給水泵電機進行變頻控製，實現給水流量的變負荷調節。這樣，不僅解決了控製閥調節線性度差、純滯延大等難以控製的缺點，而且提高了係統運行的可靠性；更geng重zhong要yao的de是shi減jian小xiao了le因yin調tiao節jie閥fa門men孔kong口kou變bian化hua造zao成cheng的de壓ya流liu損sun失shi
，減jian輕qing了le控kong製zhi閥fa的de磨mo損sun，降jiang低di了le係xi統tong對dui管guan路lu密mi封feng性xing能neng的de破po壞huai，延yan長chang設she備bei的de使shi用yong壽shou命ming，維wei護hu量liang減jian小xiao，改gai善shan了le係xi統tong的de經jing濟ji性xing，節jie約yue能neng源yuan，為wei降jiang低di電dian廠chang廠chang用yong電dian率lv提ti供gong了le良liang好hao的de途tu徑jing。

 

3.1    鍋爐凝結水泵

汽輪機做功後的尾氣大部分蒸氣被凝結器循環冷卻水冷凝成水，凝結水進入熱井中，由凝結泵（兩用一備）抽出，經軸封冷卻器和水位自動調整裝置後，一部分通過低壓加熱器經過加熱後送至除氧器
；另一部分通過再循環調節閥回到熱井中，保證熱井液位。凝結水泵工藝流程圖如下圖2所示：

 

灰漿泵是根據前池液麵的高度決定啟、停電機。這樣就存在兩方麵問題:一方麵為了適應生產工藝要求，需要每天根據前池液位和衝灰管的需要不斷切換、啟停電機
，前池液位高度得不到很好控製，而且頻繁工頻啟動電機對電機造成很大衝擊。灰漿泵工藝流程圖如下圖3所示：

 

進行變頻節能應用的設備統計情況如下表1所示。

 

根據山西某發電廠一期一台300MW機組主輔助設備的現場的額定參數和實際運行工況，再結合英威騰公司CHH100係列高壓變頻器在其它工程地應用情況，我公司所配置變頻器如下表2：

 

4.2.1           變頻器旁路切換控製方式

根據現場的額定參數和實際運行工況，再結合我公司的CHH100係列高壓變頻器在其它工程應用情況
，我方提供的CHH100變頻器的旁路係統采用一拖一自動方案
，變頻器具有轉速跟蹤功能，變頻與工頻能夠自動切換，其一次係統如下圖所示：

 

考慮管網阻力損失等因素的影響，理論上綜合平均節能值在15%以上。按照節能15%和電價0.55元/度算計，每天24個小時不間斷運行,年運行330天計算，相關數據統計如下表3：