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单级高速离心风机在电厂脱硫氧化系统节能改造中的应用

发表时间:2020-07-15 11:22:53

单级高速离心风机在电厂脱硫氧化系统节能改造中的应用

宝钢工程技术集团有限公司 (上海 201900) 唐永东

【摘 要】宝钢工程技术集团有限公司节能环保事业部运用合同能源管理模式对电厂脱硫氧化系统风机节能改造采用先进的单级高速离心风机成套系统进行节能技术改造,取得了非常显著的节电效果和社会效益。

【关键词】单级高速离心风机 节能 脱硫氧化系统

一、前言

宝山钢铁股份有限公司电厂2#、3#湿法脱硫系统中原各采用了两台罗茨鼓风机进行鼓风,一用一备。通常而言,罗茨风机效率比进口单级高速离心风机效率低20%以上,而且随工况的变化,调节运行后效率更低。因此,采用进口单级高速离心风机替换原来的罗茨式风机,利用两者的效率差能达到节约电能目的。

二、项目改造原因

罗茨风机为容积式风机,输送的风量与其转速成比例。罗茨风机结构简单,内腔不需要润滑油,运转平稳,性能稳定,适应多种用途。但其也存在一些明显不足:

(1)设计效率低 罗茨风机作为容积式风机,其本身设计效率不高。电厂2#脱硫氧化风机其设计效率为51%,3#脱硫氧化风机设计效率仅为44%。

(2)运行噪声大 由于罗茨风机叶轮内高、低压空气在出口处融合,导致气动噪声很大,一般都超过85dBA以上,2#脱硫氧化风机噪声甚至达到90dBA以上。

(3)设备运行费用高 宝钢股份电厂2#、3#脱硫系统中采用的罗茨式氧化风机主要参数见表1。罗茨风机的运行不能根据工艺需求的变化而变化,通常需要通过放空来调节,因此导致系统运行效率下降,运行能耗高。同时,罗茨风机由于采用轴承润滑和带传输,其每年的维护费用也比较可观。

鉴于罗茨风机系统的设计效率低、能耗高、噪声大且运行维护费用高的问题,很有必要对系统进行节能改造。

三、单级高速离心风机的特点

该风机内部集成由1套变频调速装置、1套一体式电动机和风机转子总成以及1套运行监控系统构成。风机由于采用变频调速,可使其电动机转速达到32 000r/min以上,且能随运行工况自动调节。永磁动机和风机同轴直联,保证了风机的高效。风机叶轮采用蜡模整体铸造,保证其强度满足高速运转要求。高速运转的风机叶轮使得在同样输出压力下,整机的体积可以做得很小。

表1 宝钢股份电厂2#、3#脱硫系统中采用的罗茨式氧化风机主要参数

参数 2#脱硫罗茨风机 3#脱硫罗茨风机额定流量/(m3/min) 106.2 106.2额定升压/kPa 98 98额定转速/(r/min) 1 490 980电机功率/kW 250 280额定电压/V AC400 AC10额定电流/A 420.7 21.3功率因数 0.90 0.82运行流量/(m3/min) 84 66运行压力/kPa 80 72运行电流/A 333 16.1

单级高速离心风机在内部结构上采用了一些先进技术,主要有:

(1)气膜轴承 所采用的气膜轴承可承受轴向、周向和径向的载荷。为保护起动/停止时的轴承表面,采用了高温固体润滑涂层。由于采用气膜,因此轴承不需油,不需要润滑,不需要维护,可长期运行。空气轴承使用温度可达到600℃。

(2)永磁电动机变频调速 永磁电动机保证了高效率,效率超过95%。内置变频器可满足低起动电流(额定功率的5%)需要,并可根据输出的风量调整电动机功耗(可调范围20%~100%),保持设备高效运行。

(3)高精度铸造叶轮 采用蜡损橡胶模法制作,保证了高质量低价格。设计时考虑了气动分析、结构分析、热传递分析和机械强度分析,经过了性能测试,可以保证叶轮在高速下数年可靠、安全转动。

四、项目改造方案

2014年1月在2#、3#脱硫罗茨式氧化风机上各安装一只电表,用于计量改造前后的运行电耗记录,然后保护性拆除原来2#、3#脱硫的各一台罗茨式氧化风机(原配置分别为一用一备),在其基础上各用一台单级高速离心风机替代。单级高速风机出口利旧采用原系统中的阀门和伸缩节。

单级高速离心风机使用AC400V电源。原2#脱硫氧化风机本身使用的AC400V电源,改造后其供电开关、线路、缆线等利旧。3#脱硫氧化风机配电室内有备用的AC400V,容量为1 250kVA的真空开关3F-A-PC3和3F-B-PC2,采用3F-A-PC3作为配电开关;连接管路并优化调试运行,使所替代的单级高速离心风机和管网达到最佳匹配。

2014年6月系统改造后,控制方式基本保持不变,仍然可以根据需求自动、手动运行。通过风机的输入输出将风机的起动、停止、故障等信息通过硬接线上传至脱硫操作室DCS中。单级高速离心风机可独立运行,即在设定压力或流量情况下,风机内置监控系统能根据需求自动调节,实现自动智能控制。与操作控制室的联络信号主要用于监控其运行状态。

五、项目节电效果

以电厂3#脱硫氧化风机为例,说明项目的节电效果计算方法:

1.改造前电耗水平

改造前统计期内实际电耗=(改造前电表期末值-改造前电表期初值)×变比。根据电表统计数据,改造前统计期电表期初值为7 491kW·h,统计期末值为23 264.6 kW·h,再由电能表的变比10,因此统计期内实际电耗为(23264.6-7491)×10=157736k W·h。统计期间时长为720h,从而得改造前的小时电耗为:改造前小时电耗=改造前统计期内实际电耗/改造前统计期时长=157736/720=219.1kW。

2.改造后电耗水平

改造后统计期内实际电耗=(改造后电表期末值-改造后电表期初值)×变比。根据电表统计数据,改造后统计期电表期初值为42 672kW·h,统计期末值为124 519kW·h,从而知统计期内实际电耗为(124519-42672)×1=81847kW·h,改造后统计期时长为735.3h,从而由改造后的小时电耗=改造后统计期内实际电耗/改造后统计期时长=81847/735.3=111.3kW。

3.改造后节能效果量化评价

EMC合同上约定,本项目以改造前后的小时电耗作为节能计算的基础数据。根据改造前后系统小时电耗计算,可得到改造后系统的节能效果为:小时节电=改造前小时电耗-改造后小时电耗=219.1-111.3=107.8kW;节电率=小时节电/改造前小时电耗=107.8/219.1=49.2%。

用同样的方法,计算出2#脱硫氧化风机改造前后的小时电耗,见表2。

则2#、3#风机系统平均节电率=2#和3#风机总节省电耗/2#和3#风机改造前小时总电耗= (107.8+81.4) /(219.1+248) = 40.5%。当年度运行时间为320天(合7 680h)时,相当于年节电量为:年节电量=小时节电×年运行时间,3#风机年节电量=82.79万kW·h,2#风机年节电量=62.52万kW·h,则2#、3#风机年总节电量为 145.31万kW·h。按1万kW·h电=3t标煤,可折合年节省标煤为:年总节标煤=年节电万kW·h×3=145.31万kW·h×3=435.93t。

表2 2#脱硫氧化风机改造前后的小时电耗 (单位:kW)

改造前小时电耗 改造前小时电耗 节省电耗3#风机 219.1 111.3 107.8 2#风机 248 166.6 81.4

六、结语

在电厂脱硫氧化系统中单级高速离心风机替代罗茨风机,系统稳定、调节及时、可靠性高,基本不需要维护,满足生产的要求,且节能效果非常明显,具有较好的技术与经济效益,值得推广运用。


信息来源: 离心风机   电厂脱硫系统 http://www.baotengfj.com 


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