电厂脱硫增压风机变频改造可行性研究报告

大唐XXX发电有限责任公司技术工作（方案、措施、汇报、请示、总结）报告题目：＃1、2炉增压风机变频改造可行性研究报告编写：XXX初审：审核：审定：批准：2010年09月19 日一、前言（一）项目名称：＃1、2炉增压风机变频改造可行性研究报告（二）项目性质：技术改造（三）可研编制人：XXX（四）项目负责部门：设备部（五）项目负责人：二、项目提出的背景及改造的必要性（一）承担可行性研究的单位：设备部电气专业（二）项目提出的背景：＃1、2炉脱硫有二台型号为ANT37e6，流量为1836288Nm3/h，电机功率为1800KW，转速为490r/min的静叶可调轴流式增压风机，在机组开停机过程中，增压风机出力有剩余；另外，由于我厂处于电网的末端，机组长期处于调峰运行状态，负荷不能长期保证满载，需调整增压风机静叶来保证增压风机运行中流量的需要，由于增压风机本身不能调整转速，造成了电能的浪费。

（三）项目进行的必要性:通过对增压风机进行变频改造，通过调整增压风机电机的转速，实现增压风机流量的调整，既满足了运行工况的需要，又节约了电能，尤其是开停机和低负荷工况时，大大降低电机的功耗。

（四）调查研究的主要依据、过程及结论：1. 风机在不同频率下的节能率风机是传送气体的机械设备，是将电动机的轴功率转变为流体的机械能的一种机械。

从流体力学原理得知，风机风量与电机转速功率相关：风机的风量与风机电机的转速成正比，风机的风压与风机电机的转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积，故风机的轴功率与风机电机转速的三次方成正比（即风机的轴功率与供电根据上述原理可知改变风机的转速就可改变风机的功率。

例如：将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729P50将供电频率由50 Hz降为40Hz，则P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P502、增压风机的变频节能改造：增压风机在设计时是按最大工况来考虑的，在实际使用中大部分时间风机都需要根据实际工况进行调节，传统的做法是调整静叶的方式进行调节，这种调节方式增大了系统的节流损失，在启动时还会有启动冲击电流，且对系统本身的调节也是阶段性的，调节速度缓慢，减少损失的能力很有限，也使整个系统工作在波动状态；而通过在风机上加装变频调速器则可一劳永逸的解决好这些问题，可使系统工作状态平缓稳定，并可通过变频节能收回投资。

（五）原系统或设备的基本情况：1．拟进行检修的系统或设备的基本情况说明：#1、2炉脱硫的增压风机为静叶可调轴流风机，成都电力机械厂生产，型号为ANT37e6，流量为1836288Nm3/h，配套电机为湘潭电机厂生产，型号为YKK800-12W，电机功率为1800KW，转速为490r/min，额定电流220.8A。

2．系统或设备简述：增压风机是在火电厂湿法脱硫工艺系统中，用于克服烟气流经原烟道、烟气换热器（GGH）、吸收塔、净烟道、挡板门等整个脱硫系统阻力的设备。

系统每台炉配置一台增压风机，锅炉烟道尾部烟气经增压风机升压后进入吸收塔脱除大部分SO2、烟尘、氮氧化物、重金属等大气污染物，然后经烟囱排向大气3．铭牌：增压风机型号：ANT37e6，490r/min，流量1836288N m3/h增压风机电机型号：YKK800-12W ，1800KW ，6KV，220.8A，496r/min4．制造商：增压风机：成都电力机械厂增压风机电机：湘潭电机股份有限公司5．投产日期：2006年10月6．技术状况及其他有关技术参数：增压风机随机组运行工况变化，增压风机的流量及增压风机电机电流的参数变化如下表：7．运行简历：＃1、2机组增压风机随机组2006年投运以来，一直运行，当机组负荷发生变化时，通过调整增压风机静叶开度调节流量。

（六）存在的主要问题：1．缺陷情况的记录和叙述：只要机组运行，增压风机的流量就为额定工况，运行中根据工况的变化通过调整增压风机静叶开度来满足需求，极大的浪费了电能，提高了厂用电率，减少了上网电量，影响我厂经济效率。

2．安全生产：无3．系统匹配：无4．环境保护：无5．节能降耗、提高经济性：增压风机变频调速改造完成后，在系统工况发生变化时，通过调整电机转速，从而实现增压风机流量的调整，电机输入频率降低，转速减慢，从系统吸收和消耗的功率同比减少，可以节约电能，降低厂用电。

（七）通过项目的实施需要解决哪些问题：通过对＃1、2机组的增压风机电机进行变频调速改造，在机组开停机和负荷变化时，可实现增压风机流量的平稳调整，减少了电机损耗。

三、方案论证方案一：采用变频自动切换为工频方式的变频调速系统在增压风机高压回路上通过串接变频器，采用一拖一旁路的配置方式，保留原工频系统且与变频系统互为备用，调节方式均为闭环调节。

当高压变频器发生故障时，增压风机可以通过自动切换旁路开关工频运行，并可在变频器故障排除后重新投入使用时，通过人工给出切换指令，切回变频运行方式，。

一拖一自动切换旁路工频运行方案：此方案是一拖一自动旁路的典型方案,原理是由2台高压隔离开关QS1、QS2，两台真空断路器QF1、QF2及一台真空接触器KM1组成（见上图，其中Q1为原高压开关柜内的断路器）。

其工作原理为：变频运行时，QF1和KM1处于合通状态，QF2处于分断状态，当人工给定切换指令或者系统出现重故障时，变频器自动分断QF1和KM1，然后合通QF2，电动机进入工频运行状态。

当需要变频器重新投入使用时，人工给出切换指令，变频器先合通QF1，变频器进入预充电状态，变频器充电就绪以后自动运行并断开QF2，当确认QF2断开后合上KM1，变频器检测电动机的状态，并以检测到的转速开始将电动机带回50HZ运行工况，此时用户需重新调节节流装置和变频器的给定频率以满足工况。

优点:大幅度减少电机能耗，减小启停时对电机的冲击，延长电机使用寿命，在检修变频器时，有明显断电点（隔离刀闸QS1和QS2），能够保证人身安全，同时工变互切功能使变频器在出现重故障时不会导致电动机停运，保证了电机供电的连续性及脱硫投运率。

高压隔离开关互锁，防止误操作。

优点: 大幅度减少电机能耗，减小启停时对电机的冲击，延长电机使用寿命，在检修变频器时，有明显断电点，能够保证人身安全，同时也可手动使负载投入工频电网运行，造价低等优点。

（一）改造后预期达到的效果：就节能环节而言，方案一与方案二效果相同变频节能系统（装置）在各类调速系统中使用时其节能效果对于单台设备可做到20-55%。

机组长期调峰运行中，增压风机电机长期基本额定运行，流量控制只能通过调整增压风机静叶开度来实现，电机做了很多无用功，浪费了电能，设备承担了无用的损耗。

两种方案均通过调节增压风机电机转速实现增压风机流量任意调节，可以节约电能，降低厂用电率。

（二）是否需要停机停炉或结合机组大、小修等：需要。

（三）从技术、经济、效果等方面论证其实施可行性、合理性、存在问题和解决办法：两种改造方案均采用密闭循环风冷式变频调节装置，采用变频调速调节流量节电可达20%到60%。

变频改造完成后，解决机组长期调峰运行中，增压风机电机长期基本额定运行，流量控制只能通过调整增压风机静叶开度来实现，电机做了无用功，浪费了电能，设备承担了无用的损耗。

通过调节增压风机电机转速实现增压风机流量可任意调节，可以节约电能，降低厂用电。

（四）要求定量、准确地对其性能指标、投资费用、效益作出综合比较：方案一：主设备费用：增压风机电机变频器调速改造后，每台机按当前的负荷状况，每年按运行5500小时计算（2008年＃1机组利用小时数为5500小时），其中180MW的运行时间约占30％，300MW的运行时间约占30％，200MW和250MW的运行时间约各占20％，改造后，比照泵的流量（机械负荷的情况）计算电机的功耗，每年节约的电能计算如下：ΔP=1800×（1－1444÷1836）×5500×30％＋1800×（1－1517÷1836）×5500×20％＋1800×（1－1786÷1836）×5500×20％＝（0.066＋0.042＋0.006）×1800×5500＝1069200KWh我厂2008年机组发电量为22.4亿度，机组运行小时数为5500小时，经变频改造后，按15％的节电率计算，节约电能：ΔP=1800×5500×15％＝1485000KWh综合以上两种算法，增压风机改造后，每台每年约可节约电能100～140万度，按目前电价最多可节约61.6万多元。

方案一对于保证系统运行的连续性、稳定性及脱硫投运率有着明显的优势，在变频装置出现重故障后，能瞬时自动切换至工频运行，无需人工进行倒换操作，在变频装置故障排除后，又可自动通过给定指令切换至变频运行，避免了切换工频后需待停机方可切回变频而导致的厂用电损耗。

方案二：主设备费用：单从节能方面方案二与方案一一致，主材料费用两台增压风机较之方案一少花费20万元，共计276万元，但其由于采用手动切换，对于脱硫投运率不利，增加了运行人员的工作量，增加了误操作的可能性，并且在手动切工频后需等停机方可再次切回变频，造成不必要的电能损失。

（五）提出推荐的检修方案：推荐采用方案一。

四、项目规模和主要内容（一）项目方案及内容综述：采用一台高压变频器，带一台增压风机的方式。

当高压变频器发生故障时，可以通过自动切换旁路开关工频运行，旁路开关和变频器并接，变频器故障排除后可通过给定指令自动切换回变频方式运行。

（二）工程计划开竣工时间2011年＃1、2机组小修期间（三）项目范围＃1、2机组脱硫二台增压风机电机及相应电源电缆等。

（四）项目的主要设备材料构成（五）地址选择及地理位置、路径及方案：与原路径一致（六）改造后系统布置的变化：增加一个独立变频器通道系统，对原工频系统无影响。

（七）性能和有关参数及必要的图纸：（八）环境保护措施、治理方案及对环境保护的评价：无影响（九）对劳动定员和技术水平的要求及培训情况：按工作要求进行培训。

（十）调研、可研、初设、设计、招标、订货、开工、工程各施工步骤(包括拆除、土建、安装等) 、试验、调试、试运行、竣工验收等整个项目的时间进程计划安排：2011年完成（十一）对灰场工程、构筑物及一般土建工程，应注意气象、水文、地质、地形、地下物等资料的收集和叙述：无五、工程实施条件（一）工程项目有关征地、占地、施工临时用地、拆迁、赔偿等外部条件的落实情况：无（二）设计、施工单位的选择：检修公司电气专业（三）工程施工周期：60天（四）加工制造周期：150天（五）勘测设计周期：25天（六）资金来源等的落实情况：技改（七）有关规划、消防、征地、搬迁等的落实情况：正在落实（八）需要停机停炉等计划的落实情况：随2011年＃1、2机组小修（九）进口元件是否具备采购条件：无（十）主要材料的采购是否采用招议标方式进行：是（十一）主要材料采购的被招标对象（制造商）的选择：待调研（十二）其他外部条件是否具备：是六、投资估算表及设备、材料明细表：（一）投资估算表：（二）设计费：1万元（三）调试费：2万元（四）土建施工费（含人工费、征地费、建设材料等）：30万元（五）主、辅材料费：336 万元（六）工程总投资：369万元（方案一），{349万元（方案二）}（七）设备、材料明细表（见本附件附表）：七、经济效益分析：对增压风机电机实行变频器调速改造后，每台机按当前的负荷状况，每年按运行5500小时计算（2008年＃1机组利用小时数为5500小时），其中180MW的运行时间约占30％，300MW的运行时间约占30％，200MW和250MW的运行时间约各占20％，改造后，比照泵的流量（机械负荷的情况）计算电机的功耗，每台每年约可节约电能100～140万度，按目前电价约为61.6多万元。