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增壓風機旁路節(jié)能技術在廣西火電廠中的應用

2018-12-27 09:08  來源:鍋爐兄弟  瀏覽:  

針對廣西火電廠機組近年來負荷不高的具體情況竿裂,采用投資小赠槽、工期短的增壓風機旁路節(jié)能技術達到降低脫硫系統(tǒng)用電量的目的耍休。改造前春异,對裝設有增壓風機的火電廠不同工況下引風機全壓裕量以及鍋爐衷蜓、脫硫系統(tǒng)阻力等因素進行分析和計算蔼夜,判斷其是否具備改造條件屡限。
 

改造情況表明品嚣,廣西4個火電廠改造總費用不到400萬元,每年節(jié)約風機用電費用總計1164萬元囚霸,此外腰根,由于增設了增壓風機旁路,有效避免脫硫煙氣旁路取消后拓型,因增壓風機故障導致脫硫非停额嘿、機組跳閘嚴重事故的發(fā)生。

 

廣西電網統(tǒng)調的火電廠有13個劣挫,其中12個采用石灰石一石膏濕法脫硫工藝册养,9個設計有增壓風機。由于廣西火電廠燃煤硫分含量較高险悲,脫硫系統(tǒng)用電占廠用電率較高修梭,約占廠用電的1.6%~2%。

 

石灰石-石膏濕法脫硫工藝是目前應用最為廣泛的脫硫技術专勇,經過多年運行纸级、調整和摸索,石灰石-石膏濕法脫硫裝置節(jié)能減排的優(yōu)化手段已非常成熟客洁,挖掘潛力有限描刹。考慮到增壓風機的用電量約占脫硫系統(tǒng)用電量的40%~50%垢类,因此婆崔,如何降低增壓風機的用電量是今后節(jié)能新的技術方向。

 

1增壓風機旁路節(jié)能技術

 

脫硫系統(tǒng)設置增壓風機的目的是克服增加的脫硫系統(tǒng)阻力革襟。由于增壓風機與鍋爐引風機串聯(lián)運行十卖,增壓風機本身的阻力及風機卓您、電機能量轉換的損失需要額外消耗部分電能。近年來俘伤,為了降低脫硫系統(tǒng)用電量浙炼,提高系統(tǒng)運行可靠性,最有效的方法就是將增壓風機與鍋爐引風機合二為一的圆。

 

因此鼓拧,新建電廠的脫硫系統(tǒng)通常不設增壓風機半火。同時越妈,部分火電廠結合煙氣脫硝改造,取消了脫硫系統(tǒng)增壓風機钮糖,并對鍋爐引風機進行出力改造梅掠。截止2013年1月,廣西已有3個電廠進行了增壓風機與鍋爐引風機合二為一的改造店归。增壓風機與鍋爐引風機合二為一的改造方式簡單阎抒、可靠、節(jié)能效果較好消痛,但需要對鍋爐原引風機的基礎進行改建且叁,且原增壓風機及鍋

 

爐引風機一般作拆除報廢處理,造成該改造方式工期較長秩伞、費用昂貴逞带,僅引風機基礎改造就需約45天,而2x300MW機組改造費用與增壓風機烟渴、引風機報廢費用之和超過1000萬元吱台。另外,增壓風機與鍋爐引風機合二為一后差按,新引風機在TB工況下的壓力遠超原引風機壓力苦爸,因此還需對鍋爐爐膛安全性進行評估分析。

 

根據DL/T468-2004《電站鍋爐引風機選型和使用導則》聋账,火電廠鍋爐引風機選型時瑟扁,其全壓、風量毕察、溫度等參數(shù)一般根據BMCR工況并考慮10%~20%的裕量進行選擇匹氯。因此,在引風機出口煙道與吸收塔入口煙道之間增設一條煙氣旁路(圖1)搏翎,當鍋爐負荷較低時谊蚣,煙氣通過該旁路直接進入吸收塔而不需要啟動增壓風機,脫硫系統(tǒng)的阻力利用鍋爐的引風機全壓裕量克服吸辽,從而達到節(jié)能的目的职鸟。

 

該旁路區(qū)別于脫硫煙氣旁路稱為增壓風機旁路盟步。增壓風機旁路節(jié)能技術無需對增壓風機和引風機進行任何改造,僅需增設一條不長的煙道及一個煙氣檔板門躏结,較增壓風機與鍋爐引風機合二為一的改造費用低得多却盘,通常2x300MW機組的改造費用每臺機組僅需約40萬元。

 
 
 

圖1增壓風機旁路示意圖

對于引風機全壓有較大裕量的電廠媳拴,引風機黄橘、增壓風機增加變頻器也可以達到較好的節(jié)能效果,但每臺機組需要增設3臺大功率屈溉、價格昂貴的變頻器塞关,并且風機在使用變頻器后會出現(xiàn)包括變頻切工頻擋板卡澀、風機失速裕量增大等各種問題子巾,因此部分電廠放棄這種節(jié)能改造方式帆赢。

2廣西部分火電廠鍋爐引風機出力及脫硫系統(tǒng)阻力情況

 

由上可見,增壓風機旁路節(jié)能技術取決于鍋爐引風機有足夠的全壓裕量以克服脫硫系統(tǒng)的阻力线梗。當鍋爐負荷較低時椰于,煙氣系統(tǒng)及脫硫系統(tǒng)的阻力均相應降低,引風機的全壓裕量就愈大仪搔。因此姻眼,增壓風機旁路改造前應對不同鍋爐工況下引風機全壓以及鍋爐、脫硫系統(tǒng)阻力等因素進行分析和計算袄扛,避免改造后達不到效果而造成浪費娄缴。

 

廣西6個裝設有增壓風機的電廠中有2個電廠經過煙氣脫硝改造后,在鍋爐負荷較高時陷立,雖然增壓風機靜(動)葉開度已達到最大肥寺,但其引風機出力明顯不足,因此柱炼,這2個電廠不考慮進行增壓風機旁路改造糯敢。其余4個有增壓風機的電廠在進行脫硝、脫硫改造后痒脊,對鍋爐瞎弥、脫硫系統(tǒng)不同負荷下阻力情況、引風機全壓等進行了測試驮觅,測試時為保證脫硫系統(tǒng)阻力的真實性祝鞍,脫硫吸收塔漿液循環(huán)泵全部運行,結果見表1闯捎。

 
 

表1廣西4個電廠鍋爐引風機椰弊、增壓風機及系統(tǒng)阻力數(shù)據匯總表

根據表1數(shù)據,除貴港電廠外瓤鼻,其余3個電廠BMCR工況下引風機全壓基本與鍋爐及脫硫系統(tǒng)總阻力(P1+P2=)相當;但在75%負荷時秉版,這4個電廠鍋爐及脫硫側阻力(P3+P4)均小于引風機的全壓;50%負荷時贤重,引風機全壓裕量更大。

 

由于廣西火電廠多為調峰電廠清焕,2013年及2014年火電機組的等效負荷率約為額定負荷的60%并蝗,預計今后變化不會太大,因此上述電廠具備進行增壓風機旁路改造的條件秸妥。

 

3增壓風機旁路改造后的運行情況

 

從2013年開始滚停,廣西這4個電廠結合鍋爐檢修進行增設增壓風機旁路的改造工作,截止2013年9月粥惧,這4個電廠共8臺機組全部完成改造工作键畴。為避免增壓風機系統(tǒng)故障導致脫硫系統(tǒng)非計劃停運、機組跳閘事故的發(fā)生影晓,增壓風機旁路的煙氣檔板門具備快速打開功能镰吵,即當增壓風機故障跳閘時,增壓風機旁路的煙氣檔板門能快速打開捉瘟。

 

每臺機組改造完成后在啟動時均先僅啟動鍋爐引風機,鍋爐煙氣只通過增壓風機旁路進入脫硫吸收塔蔑誓,并緩慢增大鍋爐負荷铲锭,記錄鍋爐負荷、引風機電流及進出口壓差等數(shù)據誉梳。當引風機運行電流接近其額定電流或其全壓不足時欲华,啟動增壓風機,關閉增壓風機旁路骇俏,此時天殉,鍋爐負荷即為增壓風機不啟動允許的最大鍋爐負荷Pmax,引風機電流即為增壓風機不啟動時最大允許電流Imax北郁。

 

這4個電廠改造前后不同負荷下的試驗數(shù)據見表2靡鞭,由于每個電廠的2臺機組的容量、引風機用劲、增壓風機等均相同蜘辕,表中僅列出每個電廠具有代表性的1臺引風機的運行數(shù)據。

 
 

表2改造前炉奴、后不同負荷下引風機及增壓風機的電流

根據表2數(shù)據逼庞,改造后增壓風機不啟動時,北海電廠2x300MW機組鍋爐負荷最大瞻赶,達到額定負荷赛糟,說明其引風機裕量設計較大;貴港電廠2x600MW機組鍋爐負荷最小,約為455MW砸逊,相當其鍋爐75%MBCR負荷;所有電廠達到最大鍋爐負荷Pmax二時璧南,引風機電流未超過額定值吨瞎,但引風機的全壓不足。

 

引風機全壓不足的原因主要是這些電廠現(xiàn)場場地小穆咐,增壓風機旁路改造時颤诀,增壓風機旁路煙道均需要增設2個90°的彎頭,加上增設的煙氣檔板門对湃,脫硫系統(tǒng)的阻力相應增加了約600Pa崖叫。從表2數(shù)據可知,4個電廠在75%鍋爐負荷時拍柒,增壓風機均不需要啟動心傀,說明這4個電廠增設增壓風機旁路的改造取得成功。

 

4效益分析

 

由于廣西電網以水電為主柔朽,火電廠主要用于調峰垂暖,火電機組大部分運行時間內負荷較低。據統(tǒng)計精杜,自2013年以來穗阐,廣西火電機組負荷約為額定負荷的50%~70%,晚間負荷更低澳缴。預計今后幾年內廣西火電機組負荷偏低情況沒有變化能莫,因此,這4個電廠改造后多數(shù)情況下不需要啟動脫硫增壓風機烧晤。

 

在未增設增壓風機旁路前妇愉,風機的用電量包括引風機及增壓風機的用電量,而增設增壓風機旁路后愈樱,當增壓風機不啟動時芳企,風機的用電量僅為引風機的用電量,兩者之差即為節(jié)約的電量初之。

 

由表2數(shù)據和式(1)即可計算改造前引風機造过、增壓風機的用電量以及改造后增壓風機不啟動時引風機的用電量,結果見表3柑土。

 
 

表3增設增壓風機旁路改造前蜀肘、后不同負荷下節(jié)電效果

根據表3數(shù)據,即使這4個電廠機組在75%負荷下的運行小時數(shù)占機組年運行小時的50%稽屏,增壓風機旁路改造后扮宠,合計每年節(jié)約風機用電量2587x104kW˙h,節(jié)約費用1164萬元(上網電價按0.45元/kW˙h計)狐榔,而每個電廠的改造費用為80~100萬元坛增,其經濟效益較大。

 

另外薄腻,根據國家相關環(huán)保政策收捣,國內所有火電廠必須在2013年12月前取消脫硫煙氣旁路届案。脫硫煙氣旁路取消后,當增壓風機因故障跳閘時罢艾,相應脫硫系統(tǒng)停運楣颠,并進一步造成機組非計劃停運。在增設增壓風機旁路后咐蚯,當增壓風機因故障跳閘時拯拓,煙氣檔板門可快速打開,煙氣通過增壓風機旁路進入吸收塔须涣,從而有效避免脫硫非停涌咪、機組跳閘嚴重事故的發(fā)生,具有良好的社會效益盐腻。

 

5結論與建議

 

由上述結果可見降乔,對設有脫硫增壓風機且鍋爐引風機全壓有足夠裕量的火電廠,特別對以調峰為主的廣西區(qū)內火電廠揽券,增設增壓風機煙氣旁路所取得的經濟效益及社會效益較大讨楔。

 

根據部分電廠在增設增壓風機旁路改造中取得的經驗和教訓,建議:

 

1改造實施前揣恳,必須進行鍋爐側冠樱、煙氣脫硫側阻力及引風機全壓余量的測試和分析,脫硫系統(tǒng)阻力測試時漿液循環(huán)泵應全部運行一膝。此外,還需考慮增設的煙氣檔板門及煙道所增加的阻力菌司,以避免設置增壓風機旁路后增壓風機不啟動時最大鍋爐負荷很低顾腊,節(jié)約的風機用電量很少,沒有達到預期效果挖胃。

 

2由于影響脫硫系統(tǒng)及鍋爐側阻力因素較多杂靶,運行時如果鍋爐及脫硫系統(tǒng)阻力增加,并且鍋爐負荷接近增壓風機不啟動允許的最大負荷時酱鸭,運行人員應及時做好啟動增壓風機的準備工作吗垮,確保增壓風機及時啟動。重新啟動增壓風機時凹髓,鍋爐烁登、脫硫運行人員必須密切協(xié)調,以防止增壓風機啟動過程中鍋爐爐膛壓力波動太大甚至滅火事故的發(fā)生蔚舀。

 

3增壓風機旁路的煙氣檔板門應具備快速打開功能(全開時間≤15s)饵沧,增壓風機故障跳閘時的保護邏輯設置,應確保增壓風機故障跳閘時赌躺,煙氣檔板門可快速打開狼牺。開展要求不同羡儿,特高頻信號無法穿越金屬外殼,需在絕緣結構處測量是钥,而超聲局放檢測技術受故障點距離限制較多姥购。綜合利用多種檢測技術,可以有效覆蓋巡檢中的“死角”幅类,提高缺陷識別整體水平概给。

 

5.1拓寬測試項目開展渠道

 

當前階段,變電站內超聲局放檢測項目的開展一般分為檢修試驗人員例行檢測和專家組巡檢松摘,主要是對大負荷前后督垮、重要節(jié)日及政治保電前的全站設備進行檢測,并對重點設備乳栈、疑似缺陷設備進行跟蹤監(jiān)測影啸。針對電力負荷變化較大的線路、變壓器對應的斷路器設備组伤,建議增加運行人員檢測羡财,以及時發(fā)現(xiàn)電流劇烈變化可能帶來的故障缺陷;針對同一廠商已出現(xiàn)過問題的同類設備,建議增加設備制造方帶電檢測工作遗秩,歸類總結可能存在的家族性缺陷伐怀。

 

5.2完善狀態(tài)檢修輔助決策分析系統(tǒng)

 

狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)為各類狀態(tài)數(shù)據信息的歸納分析提供了便利,也為狀態(tài)檢修工作中設備評價绎狭、決策制定等提供了數(shù)據支撐细溅,但現(xiàn)階段仍存在較大發(fā)展空間。狀態(tài)檢修輔助決策分析系統(tǒng)中狀態(tài)信息類別儡嘶、數(shù)據廣度有待拓寬喇聊,分析深度、輔助決策水平需要提升蹦狂。以文中所述案例所在電力公司的狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)為例誓篱,斷路器設備狀態(tài)檢修策略的制定主要基于停電檢修試驗數(shù)據、家族性缺陷數(shù)據凯楔、運行工況數(shù)據以及SF6氣體成分帶電檢測數(shù)據窜骄,缺乏對超聲局放、特高頻局放等帶電檢測及跟蹤監(jiān)測數(shù)據的深度應用摆屯。建議結合狀態(tài)檢測新技術的應用對輔助決策系統(tǒng)相關模塊邻遏、系統(tǒng)功能進行完善,充分利用各類狀態(tài)數(shù)據提升決策水平鸥拧,使系統(tǒng)不斷滿足設備運維檢修党远、故障診斷工作的新要求。

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