摘要:脱硫氧化风机主要被运用在火力发电厂中,其最主要的目的就是实现电厂烟气脱硫降耗,对于电厂发电工作具有很重要的作用。脱硫氧化风机的能耗较大,对脱硫氧化风机进行变频改造具有十分重大的意义。本文以脱硫氧化风机变频改造需求为切入点,针对脱硫氧化风机变频改造方案进行了论述分析。

关键词:脱硫氧化风机;变频改造;节能效果

1引言

2014年9月份国家3部委颁布了《煤电节能减排升级改造行动计划2014-2020》,因烟气排放在线检测系统完善和强制实施,达不到标准会面临巨额罚款,这意味着今后不仅新建燃煤电厂要分区域先后达到近零排放,而且对现有机组也要逐步通过升级改造达到规定的节能减排标准。

对脱硫氧化风机进行变频改造是实际工作不断发展进步的需求,其应该根据电厂用煤含硫量、脱硫量及脱硫速率等实际数据进行变频方案设计,再结合现有氧化风机的基本性能特点对其进行变频改造,实现脱硫过程的变频控制。

2脱硫氧化风机变频改造的问题

某火电厂有2台1000MW超临界燃煤发电机组,机组同期配套建设2台石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置,脱硫系统燃煤含硫率按照1.8%设计,与机组同时投入运行。目前,脱硫装置节能运行越来越受到重视,脱硫装置中能耗大的设备如增压风机、循环泵、湿磨机、真空泵,都要求充分考虑节能运行的要求。

但该电厂的氧化风机原设计为定转速罗茨风机,只要脱硫装置投运,风机必须投入,定速的特点决定了氧化风机能耗基本与烟气和SO2负荷无关,在低硫、低负荷下电能浪费过大。为进一步实现节能运行,提出将氧化风机改为变频运行的设想。通过变频改造,氧化风机实现在不同烟气流量和SO2负荷下改变流量达到最佳出力,从而降低运行电耗。

本工程氧化风机选用美国德莱赛RAS-J2022型罗茨风机,风机设计流量17500m3/h,设计压力为100kPa,设计流量下风机转速为964r/min,轴功率为610kW,额定功率为710kW。每台吸收塔配置3台氧化风机,风机的运行方式为2用1备,共6台氧化风机。

3脱硫氧化风机变频改造方案分析

为减少投资和改造量,仍然保留原运行良好的氧化风机,仅在其电机部分增加变频器及相应的机柜。氧化风机改造后的主要特点如下:

1)根据设备厂家的要求,正常运行的情况下,氧化风机可调节的转速范围为630~964r/min。随着风机转速的降低,有部分空气会在风机内部回流,造成风机排风不畅以及温度上升。温升达到一定限值时会造成风机损坏,所以风机转速应严格限制在一定范围内。

2)氧化风机在调速运行中,2台并联的风机均可同步下降或上升,并且不会产生抢风问题。

3)氧化风机电耗近似看成与流量成线性关系。改造后的氧化风机采用变频运行方式,其转速会随变频值改变,进而改变氧化风机的流量,最终达到降低电耗的效果。考虑到氧化風机本身使用可靠性较高,从节约造价、减少占地面积的角度出发,每台吸收塔配置的3台氧化风机中,只选用2台安装变频器,每台710kW风机的变频器运行时最大电耗约为25kW。

4脱硫氧化风机的节能效果分析

氧化风机节能效果直接由其运行的流量和扬程决定。变频氧化风机的扬程在不同运行工况下差别不大,因此节能运行主要体现在对流量的调节上。氧化风机主要用于系统CaSO3的氧化,而CaSO3生成量又由脱除掉的SO2决定,烟气负荷和SO2浓度负荷直接决定了需要的氧化风量。因此当烟气负荷或SO2浓度负荷降低时,可对氧化风机实施变频运行以获得最优出力。

电厂设计运行工况:负荷为100%BMCR,含硫量为1.8%,假定SO2脱除负荷比例为1.0。但实际运行中,烟气负荷与SO2浓度负荷随时都在波动,为研究节能效果,需考虑长期平均工况作为参照对象。根据电厂实际情况,运行负荷按30%THA~100%锅炉最大额定出力(BMCR)考虑,燃煤含硫量按0.8%~1.8%考虑,脱硫效率按95%设计。为简化起见,假定负荷百分数与烟气量成线性关系。根据上述要求,对下述5种运行工况进行统计分析。

1)运行工况1:负荷为30%THA,燃煤含硫量为1.8%,假定SO2脱除负荷比例为0.35;

2)运行工况2:负荷为50%THA,燃煤含硫量为1.8%,假定SO2脱除负荷比例为0.52;

3)运行工况3:负荷为100%THA,燃煤含硫量为1.8%,假定SO2脱除负荷比例为0.95;

4)运行工况4:负荷为100%BMCR,燃煤含硫量为1.2%,假定SO2脱除负荷比例为0.667;

5)运行工况5:负荷为100%BMCR,燃煤含硫量为0.8%,假定SO2脱除负荷比例为0.444。

SO2脱除负荷直接决定了风机流量,不同运行工况下氧化风机的开启数量和流量出力见表1。

在锅炉全年运行工况中,实际燃煤含硫量为1.2%的约占80%,含硫量为1.8%的约占15%,含硫量小于1.2%的占5%(按燃煤平均含硫量0.8%进行节能估算),根据表1与表2分析,通过采用变频氧化风机,全年可节电3929.8MWh。

5结语

(1)本工程定转速的罗茨风机改造成变频运行方式,氧化风机本体不用改变,流量变频调节范围为63.6%~100%,电机选用普通电机加高压变频器及相应机柜。高压变频器属成熟产品,在使用环境和布置上均可满足要求。

(2)按30年运行时间考虑,采用变频器后在各种运行方式下耗电量均有降低,但节约费用差距较大,这主要是与氧化风机投入数量和出力有密切关系。

参考文献

[1]李继忠.600MW机组脱硫增压风机变频改造可行性研究与实施[J].山东电力高等专科学校学报,2012,(1).

[2]王金祥,杨李军.风机变频器节能[J].纸和造纸,2007,26(2):18-2.