火力发电厂风机变频器节能改造的应用与效果评价

刘朝红

北京中唐电工程咨询有限公司 100040

前言

某火力发电厂二期安装2台300MW燃煤机组，机组采用单元布置。锅炉为东方锅炉厂生产的DGl025／18.2—II4型亚临界压力、一次中间再热、自然循环、平衡通风、四角切圆燃烧、固态排渣燃煤锅炉。2010年3、4号机组预计年发电量可完成33亿千瓦时。为降低一次风机厂用电，2011年3月，在详细可研基础上开展了变频节能改造。

1 机组运行及能耗情况

1.1 机组运行状况

由于受当前电力发电市场形势的影响，机组发电量相对较小。2010年1～11月份，3、4号机组完成发电量14.23和16.1388亿千瓦，机组运行小时数约为6426和7109小时，平均负荷率73.8%和75.6%。预计2010年3、4号机组发电量可完成16和17.4亿千瓦时。

1.2 存在的问题

目前3、4号机组离心式一次风机存在的问题主要表现在：（1）机组负荷偏低，风机在低负荷运行时，一次风机挡板调节节流损失大，风机效率较低，一次风机电耗占厂用电比重较高；（2）近几年，由于煤炭市场发生变化，煤质存在劣化趋势，机组在满负荷运行工况下，有时需要6台磨煤机全部投入，此时一次风机风量略显不足；（3）一次风母管压力控制采用一次风机入口挡板作为调节手段，客观上存在调节线性差，自动投入效果不好问题。

2 能耗情况分析

近年来受到煤炭市场供应形势的变化，电厂燃煤煤质变差。锅炉满负荷时，燃煤量大幅度增加，加之前期4炉空预器漏风较大的影响，导致锅炉一次风机出力不足，影响机组满出力。2009年电厂对4号炉一次风机行了局部改造。4号炉一次风机改造后设备参数见表1。

表1 4号炉一次风机设备规范

根据3、4号机组历年来发电量及运行小时数统计，如按机组年运行小时7500小时进行测算，单台机组一次风机电耗比经加装变频器的一次风机，年多耗电约130～160万千瓦时。

3 项目方案

在3、4号机组一次风机动力电源回路中分别加装两台1440KW高压变频器，变频采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。

3.1 一次风机变频技术介绍

一次风机是火电厂燃煤锅炉的重要辅助设备，对与泵和风机而言，由于其功率变化与转速调节比是三次方的关系，而风压变化与转速调节比是平方关系，通常采用一次风机定速运行，由进口挡板来控制风量和风压，其风机的流量-压力关系曲线如图1所示。

图1

3.2 变频器一拖一方案

其主要由3个高压隔离开关QF1、QF2和QF3组成，要求QF2和QF3不能同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QF1和QF2闭合，QF3断开；工频运行时，QF3闭合，QF1和QF2断开，QF、M为现场原有设备电机（图2）。

3.3 实施方案

3.3.1 对热控逻辑控制系统进行修改，使用变频调节和控制一次风压，一次风机入口挡板开至最佳经济运行位置；

3.3.2 每台机组加装多电平串联型1440kVA高压变频器两台；

3.3.3 铺设高压电缆及控制电缆；

3.3.4 建变频室间一座，高压变频间安装4台10匹冷暖空调，保证变频间环境温度不高于变频器许可工作温度。

图2

4 节能量核算与评价

4.1 节能量核算

依据对机组历年运行小时数统计，以3号机组为例，核算如下：

表2 3号机组年运行小时、发电量及节电量汇总表

按3号机组2010年平均供电煤耗345g/kWh折算，年节约标准煤：345g/kWh×135万kWh=465吨标煤，减排CO2量＝465×2.6＝1209吨。

4.2 节能量验证与评价

该技改节能项目采用对比试验的方法对节能效果进行验证。待一次风机叶轮和变频器安装、调试完毕投运后，测试锅炉不同工况点的风机能耗，其一次风机前、后能耗的差值即为同负荷（主汽流量）情况下单位时间节电量。

5 结束语

经初步核算，该机组一次风机变频节能改造，预计每年可节约标煤约1000吨，同时减少CO2排放量约2600吨。实践表明，通过采用该改造技术，为发电企业取得了较好的经济和社会效益，具有一定的推广价值。

[1]周强泰.锅炉原理,2009

[2]合康亿盛.华能平凉发电一次风机变频改造,2009

[3]陈统钱，王立业，等.330MW机组一次风机变频改造, 2007