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75吨锅炉引风机汽动改造的实践应用
作者:2015全国热电产业交流年会论文集    发布于:2015-07-28 14:06:35    文字:【】【】【

75吨锅炉引风机汽动改造的实践应用

 

(泰安市泰山城建热电有限公司宋琦 史学杰 苏志清 周钰平)

 

 

摘要:

公司技术人员在充分调研的基础上,结合目前在用的给水泵和供热循环水泵汽动装置的运行情况,提出对锅炉引风机配置一台低背压(0.7Mpa)汽轮机作为驱动装置。通过改造,吨汽耗电量下降6.31 kwh/t,每采暖期累计可节电120万千瓦时;考虑每日增加的0.23万元热力成本外,每日仍可节约厂用电成本0.24万元,每采暖期累计节约总成本30万元。

 

关键词: 锅炉引风机   汽动改造   节能降耗   实践应用   

 

0.引言

随着国家相关工业环保标准逐年提高,公司陆续对175吨循环流化床锅炉进行环保设施改造,包括将静电式除尘改造为低脉冲布袋式除尘,改造脱硫塔喷淋系统及新增烟气脱硝设施,实现了烟气达标排放。但随之锅炉运行工况发生较大变化,尤其是引风机前后烟气阻力比之前增加了60%~80%,其中,除尘器增加阻力约800Pa,造成整体烟气流速明显下降,运行负荷最高仅能维持在65吨/小时左右。鉴于此,我们决定对引风机设备进行扩容。

对扩容后引风机驱动装置的选择成为争论的焦点。公司内部一种意见认为,为了简便易行,直接将400kw的老电机换成560kw的节能型高压变频电机;第二种意见则认为,虽然高压变频电机在操控方面有较好的优势,但投资过大同时还需对厂用电系统进行局部改造,而公司目前锅炉与供热机组配置方面还存在一定的裕量,小汽轮机的乏汽可引往高温水首站进行供热,实现能源的阶梯利用,这就为采用背压式汽动装置替代电动装置提供了可能。如果实现了汽动驱动引风机,可以大幅节约厂用电产生良好的经济效益。紧接着在经过外出考察和多方讨论、研究之后,第二种意见得到了广泛认同。确定了项目的总体思路后,公司项目建设小组又发现小型背压式汽轮机的参数类型有很多,而哪种型号的才是最符合公司现有生产运行特点的呢?

有关人员在对公司生产现状进行研究后发现,虽然目前主流的中温中压背压式汽轮机组具有体型小、汽耗低和投资较小等优势,但并不适合我公司,主要原因是公司的锅炉主蒸汽系统也同为中温中压参数,实际上就成了本将用来发电的蒸汽用来驱动引风机了,达不到公司“以汽代电”的初衷。鉴于此,我们最终确定了为扩容后的引风机配置一台低背压(0.7Mpa)汽轮机作为驱动装置(以下简称“小汽轮机”),利用现有汽轮发电机组的抽汽(0.7MPa作为驱动汽动风机的汽源。

1.可行性分析

通过对小汽轮机系统调节性能与锅炉引风机工况特点适应性的仔细研究后认为,采用低背压(0.7Mpa)小汽轮机替代电机驱动具备以下优点:

(1)节电性能优越。改造后综合厂用电功率同比下降30%,大幅降低厂用电率和供电煤耗,提高电厂的运行指标。其节能原理是将0.7Mpa供热蒸汽的动力势能(火用  值)进行二次利用,取代电动机进行作功,用较低品位能源替代高品位能源,促进了能源梯级利用,同时实现良好的经济效益。

(2)安全调节性能突出。杜绝了原先引风机电机启动时电流过大对厂用电系统的冲击。由于目前小型背压式汽轮机组技术应用已相当成熟,具有安全性强、稳定性好、调节精确度高等特点,通过实现风机的转速调节为主并辅以入口挡板调节,使风机在不同负荷下保持高效率。

(3)符合公司现有生产运行特点。一是公司另有5台35吨链条锅炉,因此1# 75吨循环流化床锅炉不必作为启动锅炉,而由其它锅炉为其提供启动汽源。二是现有蒸汽供热系统及高温水首站蒸汽加热系统均采用母管制,可为小汽轮机运行提供充足、稳定的汽源及排汽凝结回收装置(公司现有高温水首站一座,内部已配置两台低压换热器),能够达到较高的热源利用效率。

2.改造方法与设备选型

2.1改造方法

在确定了引风机主机型号及相关参数后,公司开始着手对整个驱动装置系统进行设计。总体设计是将原露天布置的引风机及配套电机拆除,结合布袋式除尘和脱硫塔内部喷淋系统改造,对原有烟道系统进行优化,拆除了旁路烟道,在原址新建一台引风机及一台小汽轮机(含配套辅机),同时根据小汽轮机运行环境要求在引风机西侧加盖一座钢结构厂房。

2.2设备选型

根据所选引风机的型式、容量及转速等要求框定小汽轮机及配套减速装置的基本参数;根据现有汽源的压力、温度、流量等条件限定小汽轮机的进汽和排汽参数;进而确定各类管道连接方式,包括小汽轮机进汽管道与供热蒸汽母管连接、排汽管道与高温水首站内排汽母管相连至低压换热器等。详见图1:

图1:汽动引风机改造示意图

 

2.1.1引风机主要参数

(1)型式:单吸离心式引风机(机翼型);

(2)数量:1台; 

(3)型号:JY3195-7.2NO22.5D;

(4)额定风量:191701m3/h;

(5)全压:7278Pa;

(6)额定转速:960rpm;

(7)设计效率:0.84%。

2.1.2小汽轮机主要参数

(1)型式:背压式汽轮机;(2)数量:1台;(3)型号:B0.63-0.78/0.26;(4)进汽压力:0.78Mpa±0.1 Mpa(绝对压力);(5)额定温度:300±15℃(6)排汽压力:0.26Mpa(绝对压力); (7)进汽量:15.4t/h(设计点);(8)额定轴功率:0.63MW;(9)额定转速:3000rpm;(10)调速范围:800~3000rpm

3.设备运行与调整控制3.1设备试验和运行(1)试验前解除引风机联轴器,单独对小汽轮机进行试验;主要的试验有超速试验、低油压保护试验、引风机跳闸联锁锅炉停炉试验等。(2)按照汽轮机启动前的要求,对汽轮机进行暖管、暖机,达到要求后,将汽轮机的控制方式转换到阀控模式,开启汽轮机进汽调节阀开度20%;逐渐缓慢开启汽轮机的主汽门,将汽轮机冲转后升速至300r/min,可将控制方式切换到转控模式,通过设置目标转速,缓慢升速,完成低速、中速暖机。(3)汽轮机的超速试验。暖机结束后,将汽轮机升速至危机遮断器动作数值,记录汽轮机超速动作保护数值。(4)低油压保护试验。汽轮机升速至2400r/min 后,可全关油泵再循环,停止电动辅助油泵,主油泵油压可在0.08-0.12Mpa之间调整。降低油压至0.04Mpa,电动辅助油泵自动启动,油压低于0.03Mpa,汽轮机主汽门关闭,自动停机。5)引风机跳闸联锁锅炉停炉保护试验。为了确保引风机及汽轮机故障时,能够联锁锅炉一、二次风机、给煤机跳闸停炉,特意在汽轮机主汽门连杆上设置了跳闸信号发生器,汽轮机跳闸时,将跳闸信号同步发送到锅炉一、二次送风机控制系统,使其迅速跳闸,并联锁给煤机跳闸停炉。(6)汽动风机的汽轮机部分和风机部分的启动、运行同汽轮机和风机的启动运行一致,在此不再赘述。

3.2调整控制

汽动引风机正常运行后,采用以小汽轮机转速控制为主,以入口挡板调节为辅的运行控制方式,可以实现锅炉的压火停炉、扬火起炉等操作。具体为:在锅炉进行各类试验或负荷较低(40%以下)时,将小汽轮机维持在最低转速,利用引风机入口挡板控制炉膛负压;机组负荷增加后,引风机入口挡板开度随之增大至全开位置,之后利用小汽轮机转速调节来控制烟气流速和炉膛负压。

3.2.1锅炉的点火启动

(1)循环流化床锅炉点火时,先关闭引风机入口挡板,按照启动汽轮机的程序,将汽轮机调整到300r/min时,将调速方式切换到转控,可实现在锅炉控制室操作盘或DCS上进行远方控制、调整风机转速。(2)锅炉进行流化试验时,汽轮机经试验转速一般控制在1200r/min,利用风机挡板进行微调,可实现锅炉的流化试验、点火操作。(3)锅炉正常启动并列后,根据锅炉负荷的增加,不断提高汽轮机转速,并全开引风机挡板,实现完全依靠调整汽轮机转速调节引风机功率,起到变频调节的效果。(4)在增加风机出力时,应先开大挡板,降低汽轮机转速后再调整汽轮机转速,满足负荷需要;在减少风机出力时,应降低汽轮机转速,后关小风机挡板。调整幅度以每次20转为宜。3.2.2锅炉的压火与扬火操作(1)首先,随着锅炉负荷的减少,不断降低汽轮机的转速,以满足引风机出力要求;当锅炉负荷降至40t/h时,汽轮机转速一般降至2500r/min。此时,若需要继续降低负荷,需关闭引风机挡板进行配合调节,目的是不要将汽轮机转速降得过快、过低,便于调节。(2)当锅炉负荷30t/h时,汽轮机转速降至2000r/min,挡板调整到满足锅炉负荷需要的状态。(3)当锅炉负荷25-20t/h时,汽轮机转速降至1000r/min左右。此时,锅炉根据床温下降情况需停运送风机压火,送风机停运后,可在控制盘上操作远方停机按钮,迅速停运汽轮机,并同时关闭引风机挡板。(4)锅炉扬火时,先启动汽轮机,并将汽轮机转速调整到1200r/min左右;在启动锅炉一次风机后,可根据送风量的增加,迅速调整引风机挡板,保证炉膛负压合格。在开启引风机挡板的同时,应密切观察汽轮机的转速下降情况,及时稳定和提升汽轮机转速,满足引风机功率需求。4.经济性评价对汽动引风机改造前、后的机组效率进行实际对比,测试结果如表1。表1      对比数据表

 

锅炉平均  负荷

吨汽耗电量

日用电成本

日用汽成本

日合计成本

采暖期合计

改造前

65t/h

14.95kwh / t

1.10 万元/

0万元 /

1.1万元 /

132万元/

改造后

75t/h(按65t/h核算)

8.64kwh/t

0.63 万元/ 

0.23万元/ 

0.86万元/

103 万元/

差值

 

6.31kwh / t 

0.47万元/

-0.2万元/

0.24万元/

30 万元/

备注

用电成本按0.4698/kwh;用汽成本按52.45/GJ

 

由表1可以看出,通过改造吨汽耗电量下降6.31 kwh/t,每采暖期累计可节电120万千瓦时;考虑每日增加的0.23万热力成本外,每日仍可节约厂用电成本0.24万,每采暖期累计节约总成本30万元。

5.结语

节能降耗是供热企业的不懈追求。1# 75吨循环流化床锅炉汽动引风机改造项目作为公司深入挖掘企业内部节能潜力的成功尝试,为积极探索技术节能指明了方向,在促进公司科学发展、实现全年生产目标、提升冬季供暖保障能力等方面发挥了重要作用。

 

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