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        變頻技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用案例分析

        發(fā)布時間:2015-12-25 02:52:16瀏覽次數(shù):2017

        為節(jié)能降耗,尤其是降低泵和風機等耗電量較大的設(shè)備在工況變化時的耗電量,提高企業(yè)經(jīng)濟效益,推動節(jié)能減排,促進能源可持續(xù)發(fā)展,2009 年某火電廠將19 臺6kV 電機驅(qū)動、總?cè)萘?410kW 的水泵、風機進行了變頻改造,技改后節(jié)電效果顯著,在節(jié)能與環(huán)保方面均獲益匪淺。

         

        一、風機(水泵)高壓變頻基本原理

        一些泵(風機)經(jīng)常不在設(shè)計工況下運行,為滿足新工況要求,同時保證電機不過載,只能靠關(guān)小泵出口閥門來調(diào)節(jié)泵的運行。水泵經(jīng)關(guān)閥調(diào)節(jié)后,在小流量、高揚程(與原工況相對比)的工況下運行,泵管壓差增大,單耗增高。如下圖一所示。假設(shè)水泵原來在工況點B 運行時,出口閥門處于全開狀態(tài),出水流量為QB,揚程為HB,如果想減少注水量,下降為QA,水泵在沒有安裝任何調(diào)整裝置的情況下,只能通過關(guān)閥調(diào)節(jié)使出水量保持在QA,那么就有QA*(HA-HB )的功損失在出口閥門上,這樣,不僅浪費了大量電能,而且出口閥門長期在水流沖擊作用下故障增多,壽命縮短。

         

        變頻技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用案例分析

        變頻技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用案例分析

        如圖三所示為泵的典型的工作曲線,AB 是泵的性能曲線,與額定系統(tǒng)壓力曲線OB 相匹配,在B 點可以得到額定壓力下的額定流量,在該點泵有最高的效率,關(guān)閉閥門可控制流量,當流量減小時,泵分別工作在P、Q、R、S 點,此時泵需要在很高的壓差下工作,因此泵的的能量輸出比實際系統(tǒng)需要多得多,多余的能量在閥上表現(xiàn)為熱量損耗,并被液體流動時帶走。用泵的輸出能量除以泵的效率,可以求得對泵的總輸入能量。用調(diào)節(jié)閥控制減小流量,能量損失相當大。

        利用變頻器調(diào)速,使電動機驅(qū)動泵在可變速情況下工作,要使得泵的特性曲線與系統(tǒng)在任何流量條件下的需要相匹配,流量與電機轉(zhuǎn)速成正比,產(chǎn)生的壓差與速度的平方成正比,因此可得一組特性曲線,如圖四所示,無級變頻調(diào)速后可得到AB ~ CD 無數(shù)條水泵特性曲線,管路特性曲線與ABDC 形成的陰影帶任何一個交點,都可作為工況點與外網(wǎng)水量變化相適應(yīng),在較小的揚程下達到P、Q、R、S 點所對應(yīng)的流量,而且只損失很少的能量,其節(jié)能效果相當可觀。

        二、風機(水泵)改造技術(shù)方案

        從經(jīng)濟性考慮,對800 ~ 1000KW 以上的風機、水泵,采用6KV或10KV 直接高- 高方式的高壓變頻器;對于400 ~ 800KW 功率等級,采用6KV/660V 進線變壓器,660V 變頻器以及660V 電動機;對于400KW 以下功率等級,采用高- 低- 低方案,即采用6KV/380V進線降壓變壓器,380V 級變頻器及380V 電動機。

        三、電機系統(tǒng)改造具體內(nèi)容

        變頻調(diào)速節(jié)電,調(diào)速才能節(jié)電,如果一臺設(shè)備在實際應(yīng)用的過程中根本都不需要或不能調(diào)速,裝了變頻器,不但達不到節(jié)電效果反而會增加能耗。

        經(jīng)實測分析,鍋爐送風機、引風機的電機額定功率往往高出實際所需軸功率的40%~ 50%,如果通過變頻調(diào)速的辦法把轉(zhuǎn)速降下來,節(jié)能效果顯著。熱網(wǎng)循環(huán)泵系統(tǒng)因設(shè)計時考慮到最大供熱面積的問題,將電機的流量揚程設(shè)計的很大,而在實際運行中供熱面積遠遠達不到設(shè)計標準,但卻沒有有效的調(diào)節(jié)手段,造成富裕流量和富裕揚程的普遍存在,能量損失在閥門等阻力性元件,造成能量浪費,同時考慮到供熱分初寒、嚴寒、末寒的供熱負荷變化等問題,對循環(huán)泵電機采用變頻調(diào)速的辦法,來達到節(jié)能和控制的目的。

        四、電機系統(tǒng)節(jié)能計算

        1、節(jié)能量分析計算

        風機水泵流量變化量,如前所述,采用變頻調(diào)速是節(jié)電之有效的措施。根據(jù)GBl2497 對電機經(jīng)濟濟運行管理的規(guī)定有如下的計算公式。

        采用檔板調(diào)節(jié)流量對應(yīng)電動機輸入軸功率P1 與實際流量Q 的關(guān)系為:

        公式(1):輸入軸功率

        P1 ≈ [0.45+0.55×(Q/QN)2]P

        式中:P——額定流量時電機輸入功率(kW)

        公式(2):節(jié)電率

        R =1- (Q/QN)2/(0.45+0.55×(Q/QN)2)

        電機水泵節(jié)能改造年可節(jié)約電量1601.16kWh

        全部設(shè)備變頻每年節(jié)約電費總計:(電費按0.3814 元/ kWh 計算)

        按2007 年國家統(tǒng)計局每度電折0.35 千克標準煤( 電力等價) 計算,可做到節(jié)約標煤計算辦法如下:

        1601.16 萬kWh×0.3814 元= 610.68 萬元。

        2、減排計算

        折標煤計算:按2007 年國家統(tǒng)計局每度電折0.35 千克標準煤( 電力等價) 計算,可做到節(jié)約標煤計算辦法如下:

        1601.16 萬kWh× 0.35 千克 =5604.06 噸標煤

        減少CO2 排量:

        GCO2=G 節(jié)標(t)×710(kg)×10-3×CO2 分子量/C 分子量=5604.06×0.710×(12+16×2)÷12= 14589.08 ( 噸/ 年)

        減少SO2 排量:

        依據(jù)《國發(fā)[2007]36 號》文公布的SO2 排放量計算方法:

        GSO2=S 原煤×Q×C×K

        =1.53%×5604÷0.373×0.8×2

        = 367.8(噸/ 年)

        (注:S:硫含量;Q 原煤量;C:SO2 轉(zhuǎn)化因子,取0.8;K:SO2 當量系數(shù),取2)

        五、結(jié)束語

        從某廠變頻改造后的運行情況來看,節(jié)能減排效果非常明顯,提高環(huán)保和社會貢獻率,值得大力推廣。

        變頻改造是降低廠用電率、輔機耗電率的一種方式,而且節(jié)電效果明顯,但變頻設(shè)備價格較貴,投資回報的周期較長,因此節(jié)能降耗工作應(yīng)采取多種方式和途徑。針對目前基建的機組建議考慮直接上相應(yīng)的節(jié)能系統(tǒng),在設(shè)備整體投入和設(shè)備安裝上較便利,早投入,早回報。

         



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