神華億利能源有限責(zé)任公司電廠2x400MW機(jī)組二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)高壓變頻節(jié)能改造項(xiàng)目

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一、案例名稱

神華億利能源有限責(zé)任公司電廠4x200MW機(jī)組二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)高壓變頻節(jié)能改造項(xiàng)目

二、案例業(yè)主

神華億利能源有限責(zé)任公司電廠位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗樹林召鎮(zhèn)。全廠容量4x200MW，一次全部建成。采用循環(huán)流化床鍋爐、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)采用空冷式。

三、案例內(nèi)容

1.技術(shù)原理及適用領(lǐng)域

(1)變頻調(diào)速的方法。

變頻調(diào)速就是通過改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速的目的。變頻調(diào)速系統(tǒng)是從電網(wǎng)直接接收工頻50Hz的交流電，經(jīng)過交-直-交變頻方式，將輸入的工頻交流電變換成為頻率和幅值都可調(diào)節(jié)的交流電直接輸出到交流電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的變速運(yùn)行，

(2)變頻調(diào)速的節(jié)能原理。

風(fēng)機(jī)(水泵)類負(fù)載設(shè)備的工作特性如圖1。曲線①為負(fù)載按轉(zhuǎn)速N1工作時(shí)的特性曲線，曲線②為負(fù)載按轉(zhuǎn)速N,工作時(shí)的特性曲線，③4為管網(wǎng)的阻力曲線。在第一種負(fù)載工況下，負(fù)載工作在A點(diǎn)，流量為Q1，壓力為H。如果負(fù)載仍然按N,速度定速運(yùn)行，用擋板將流量調(diào)節(jié)為0,時(shí)，壓力將上升到H;，負(fù)載工作點(diǎn)移到B點(diǎn)。由于擋板的截流作用，管網(wǎng)阻力曲線由③變?yōu)棰堋Ｔ贏、B兩點(diǎn)，負(fù)載功率分別為P^=HxQ1，Pв=H;xQz，雖然Q<Q1，但H;>H，實(shí)際減小的功率有限。如果不采用擋板調(diào)節(jié)，這時(shí)管網(wǎng)阻力特性保持曲線③不變，改用調(diào)節(jié)負(fù)載速度來減小流量，負(fù)載改按速度N，運(yùn)行，工作特性為曲線②，負(fù)載工作在C點(diǎn)，流量仍然為Q，但壓力為H。相比B、C兩點(diǎn)，負(fù)載減少的軸功率為:AP-PB-Pc=(H;H)xQ2。

在風(fēng)道阻力特性不變的情況下，離心式風(fēng)機(jī)的風(fēng)量O、壓力H、軸功率P和轉(zhuǎn)速N之間滿足如下關(guān)系(相似定理):

Q*N，HN，P*N:

圖1 風(fēng)機(jī)特性曲線

所以有:

就是說，通過調(diào)速方式改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量風(fēng)量下降一半時(shí),在不考慮到效率的情況下風(fēng)機(jī)軸功率將下降87.5%。這也是為什么變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)應(yīng)用上節(jié)能十分顯著的原因。

另外，工頻50Hz電網(wǎng)直接啟動(dòng)，對電網(wǎng)和機(jī)械沖擊較大，聲響很大，估算其啟動(dòng)-次的損耗:Ws=0.5J o(1+r1/r2)Tm/Tm-T，風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載的平方轉(zhuǎn)矩特性與異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線部分相似，可以Tm/Tm-Ti=1計(jì)。而變頻軟起動(dòng)損耗很小，只有上述Ws十分之一，則每年的起動(dòng)節(jié)能也是很可觀的。

當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，50Hz滿載時(shí)功率因數(shù)為接近1，工作電流比電機(jī)額定電流值要低許多，這是由于變頻裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用，可以為電網(wǎng)節(jié)約容量20%左右。

2.節(jié)能改造具體內(nèi)容

改造前，四臺(tái)機(jī)組共配套8臺(tái)引風(fēng)機(jī)均采用液耦來調(diào)節(jié)風(fēng)量、壓力。雖然，液耦調(diào)速在調(diào)速范圍內(nèi)也能起到一定的節(jié)約電能的作用，但是液耦存在著調(diào)速精度低、穩(wěn)定性差、調(diào)速范圍較小、維護(hù)工作量大、消耗潤滑油數(shù)量大、噪音大、本身消耗一定的能量、節(jié)能效果不徹底等缺點(diǎn)。更為重要的是由于引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)冗余容量比較大，風(fēng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間比較長，而低負(fù)荷狀態(tài)下，液耦節(jié)能效果及穩(wěn)定性大大降低。所以有必要用變頻調(diào)速方式代替液耦調(diào)節(jié)，減少設(shè)備維護(hù)工作量和成本，實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)能效果，以便降低神華億利電廠的廠用電率。

該項(xiàng)目對神華億利能源有限責(zé)任公司1~4號機(jī)組200MW循環(huán)流化床汽輪發(fā)電機(jī)組配套的二次風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造;包括變頻器室的建設(shè)，高壓變頻器等設(shè)備的提供和安裝，與電廠原有系統(tǒng)的聯(lián)接改造等。該項(xiàng)目工程實(shí)施方案主要包括土建施工、變頻器安裝方案、散熱方案以及設(shè)備調(diào)試等。

電氣安裝主要包括柜體到現(xiàn)場的輸入輸出高壓電纜、柜體之間的連接線、柜體和現(xiàn)場的控制及信號線的配線。本著就近本體設(shè)備、降低成本的原則，原有電機(jī)高壓電纜可直接使用。新增高壓開關(guān)柜與變頻器之間的電纜及開關(guān)柜到電動(dòng)機(jī)之間的高壓電纜和控制電纜、電源電纜等。

由于變頻器本體在運(yùn)行過程中有一定的熱量散失，為保證變頻器具有良好的運(yùn)行環(huán)境，需要為變頻器室配備獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，綜合冷卻系統(tǒng)的投資和運(yùn)營成本、設(shè)備維護(hù)量、無故障運(yùn)行時(shí)間針對實(shí)際安裝位置、發(fā)熱總量、運(yùn)營成本施工費(fèi)用等因素，提出以下解決方案:由于變頻器中的電力電子功率器件在正常的運(yùn)行

過程中會(huì)發(fā)熱，而這些熱量又都散失在柜體內(nèi)部，最終使得變頻器內(nèi)的溫度升高。因?yàn)殡娏﹄娮庸β势骷幱谡９ぷ鲿r(shí)的殼體溫度不能超過85°C，如果溫度過高，變頻器就會(huì)過熱保護(hù)，自動(dòng)跳閘。這就要求設(shè)計(jì)中須保證高壓變頻設(shè)備的柜體內(nèi)部溫度在65°C以下，以確保高壓變頻設(shè)備處于正常、穩(wěn)定的工作狀態(tài)。而要使柜內(nèi)溫度降下來，就要采取一些冷卻措施。空氣冷水系統(tǒng)見圖2。

圖2 空氣冷水系統(tǒng)圖

3.項(xiàng)目實(shí)施情況

該項(xiàng)目于2012年9月20日正式開工，2013年12月完工。項(xiàng)目已通過業(yè)主驗(yàn)收，運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果顯著。

四、項(xiàng)目年節(jié)能量及節(jié)能效益

1.年節(jié)能量

(1)改造前后系統(tǒng)(設(shè)備)用能情況及主要參數(shù)。

項(xiàng)目改造前，經(jīng)雙方確認(rèn)，2013年1-6月二次風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)耗電量為7297萬千瓦時(shí)。

項(xiàng)目實(shí)施后，經(jīng)鄂爾多斯市節(jié)能監(jiān)察中心核查，2014年1-6月，二次風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)耗電量為5022萬千瓦時(shí)。

(2)節(jié)能量計(jì)算方法及項(xiàng)目年節(jié)能量。

該項(xiàng)目實(shí)施后，1~4號機(jī)組二次風(fēng)機(jī)耗電率分別下降44.58%、20.02%、32.97%、24.40%;引風(fēng)機(jī)耗電率分別下降35.47%38.90%、44.51%、46.94%，2014年上半年

節(jié)電2766.35萬kW·h，折標(biāo)準(zhǔn)煤9682.23噸預(yù)計(jì)年節(jié)約電量為5532萬千瓦時(shí)，折標(biāo)準(zhǔn)煤19364噸。

2.年節(jié)能效益年節(jié)能收益為910萬元。

五、商業(yè)模式

該項(xiàng)目采用節(jié)能效益分享型合同能源管理模式，節(jié)能服務(wù)合同的合同期為60個(gè)月，節(jié)能效果的測定以雙方協(xié)商與第三方節(jié)能量審核機(jī)構(gòu)驗(yàn)證相結(jié)合的方式實(shí)施，節(jié)能效益的分享比例為雙方合作期內(nèi)，乙方分享100%的項(xiàng)目節(jié)能效益;合作結(jié)束后甲方享受100%的項(xiàng)目節(jié)能效益。雙方合作期滿之后，乙方無論是否收回合同總額，該項(xiàng)目的設(shè)備及其附屬的其他權(quán)益全部歸甲方所有，乙方繼續(xù)分享節(jié)能效益至收回合同總額止。如果在合作期未滿時(shí)，乙方已收取到與合同總額相等的節(jié)能效益，請?jiān)擁?xiàng)目的設(shè)備及其附

屬的其他權(quán)益全部歸甲方所有，其效益也全部由甲方分享，但乙方繼續(xù)承擔(dān)后期服務(wù)至合作期滿。

六、融資渠道

該項(xiàng)目投資額4550萬元，全部為節(jié)能服務(wù)公司自有資金。