活動(dòng)鏈接：2014年控制網(wǎng)行業(yè)專(zhuān)題---打造有中國特色的智能電網(wǎng)

   前言：

   氮氧化物（NOx）是大氣主要污染物之一，在大氣污染物中，90%以上的氮氧化物源于煤、石油、天然氣等燃料的燃燒，其中70%來(lái)自于煤的燃燒，而火電廠(chǎng)發(fā)電用煤又占了全國煤燃燒的70%。隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力需求快速增加，燃煤鍋爐不斷擴建，用煤量顯著(zhù)增加，“十二五”期間火電廠(chǎng)氮氧化物的排放總量將由2010 年的1050 萬(wàn)噸增加到1200 萬(wàn)噸，氮氧化物將會(huì )對中國大氣環(huán)境造成嚴重危害，控制氮氧化物的排放迫在眉睫，脫硝也成為“十二五”期間的工作重點(diǎn)。

   本文根據“十二五”規劃的要求，介紹了現有火電廠(chǎng)脫硝工藝技術(shù)及北京利德華福電氣技術(shù)有限公司高壓變頻器的應用，并對高壓變頻器的特點(diǎn)做出詳細介紹，最后點(diǎn)出了我國火電廠(chǎng)煙氣脫硝目前處于高速發(fā)展時(shí)期，因此帶來(lái)脫硝風(fēng)機變頻改造的市場(chǎng)非常巨大。

  一、 中國脫硝業(yè)務(wù)的發(fā)展

   2012年9月21日，環(huán)保部、國家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布了新的《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標準》(GB13223－2011)，要求從2012年1月1日起，新建火電機組氮氧化物排放量達到100毫克／立方米；從2014年7月1日起，除特殊機組排放量要求達到200毫克／立方米外，其余也均要求達到100毫克／立方米。

   與此相應，《“十二五”節能減排規劃》中明確規定了氮氧化物減排指標，其中，火電、水泥兩大行業(yè)氮氧化物排放量要求分別削減29%和12%；到2015年，完成4億千瓦現役燃煤機組脫硝設施建設，對7000萬(wàn)千瓦燃煤機組實(shí)施低氮燃燒技術(shù)改造，燃煤機組脫硝效率達到75%以上。
新標準的實(shí)施為脫硝行業(yè)帶來(lái)巨大市場(chǎng)。

  二、 電廠(chǎng)煙氣脫硝工藝介紹

  目前主要應用的脫硝工藝分為干法煙氣脫氮和濕法煙氣脫氮兩大類(lèi)。其中干法煙氣脫氮有兩個(gè)主要的方法：即選擇性催化還原法（SCR法)和選擇性非催化還原法（SNCR法）。

  2.1脫硝工藝比較
  
             

   選擇性催化劑還原煙氣脫硝技術(shù)（SCR）由于脫硝率高，NH3逃逸率低，設備使用效率高，基本上無(wú)二次污染這些特點(diǎn)，因此成為主流的脫硝技術(shù)，在全球煙氣脫硝領(lǐng)域市場(chǎng)占有率高達98%。

  2.2 SCR脫硝化學(xué)反應原理：

   SCR脫硝技術(shù)是指在催化劑的作用下，還原劑（氨氣）與煙氣中的氮氧化物反應生成無(wú)害的氮和水，從而去除煙氣中的NOx。 選擇性是指還原劑NH3和煙氣中的NOx發(fā)生還原反應，而不與煙氣中的氧氣發(fā)生反應。

4NH₃ + 4NO + O₂ ----> 4N₂ + 6H₂O
8NH₃ + 6NO₂ ----> 7N₂ + 12H₂O

  SCR催化劑一般是將V₂O₅（五氧化二釩）、WO₃（三氧化鎢）及MoO₃（氧化鉬）負載在TiO₂（二氧化鈦）載體上。催化劑活性溫度一般為350-430 ºC
 
               

   2 .3 SCR煙氣脫硝工藝流程

   SCR工藝系統主要由脫硝反應器、煙道系統、氨儲存供應系統、氨噴射系統、吹灰系統等組成。

  液氨儲存于液氨儲罐，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器蒸發(fā)為氣氨，送到反應器區，與稀釋空氣混合均勻并噴入脫硝系統。充分混合后的還原劑和煙氣在SCR反應器中催化劑的作用下發(fā)生反應，去除NO_x。

  工藝流程圖如下：
 
              

  三、 利德華福高壓變頻器原理及功能特點(diǎn)

  3.1 高壓變頻器原理

   HARSVERT-VA系列高壓變頻調速系統采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，屬高-高電壓源型變頻器，直接6、10KV輸入，直接6、10KV高壓輸出。變頻器主要由移相變壓器、功率模塊和控制器組成。
 
                   

   輸入側移相變壓器將網(wǎng)側高壓變換為副邊的多組低壓，各副邊繞組在繞制時(shí)采用延邊三角接法，相互之間有一定的相位差。這種多級移相疊加的整流方式，消除了大部分由獨立功率單元引起的諧波電流，大大改善網(wǎng)側的電流波形，使變頻器網(wǎng)側電流近似為正弦波；無(wú)需濾波裝置，輕松滿(mǎn)足標準對諧波的要求；無(wú)需補償裝置，網(wǎng)側功率因數0.95。
功率模塊為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側為二極管三相全橋，通過(guò)對IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到單相交流輸出。每個(gè)功率模塊結構及電氣性能上完全一致，可以互換。

  控制器由高速單片機處理器、人機操作界面和PLC共同構成。人機操作界面解決高壓變頻調速系統本身和用戶(hù)現場(chǎng)接口的問(wèn)題，提供友好的全中文監控界面，使用方便、快捷，同時(shí)可以實(shí)現遠程監控和網(wǎng)絡(luò )化控制。內置PLC則用于柜體內開(kāi)關(guān)信號的邏輯處理，可以和用戶(hù)現場(chǎng)靈活接口，滿(mǎn)足用戶(hù)的特殊需要。

  3.2 北京利德華福高壓變頻器功能特點(diǎn)介紹
 
                 

  從以下四個(gè)方面介紹北京利德華福電氣技術(shù)有限公司HARSVERT-VA系列高壓變頻器的功能特點(diǎn)：

  可靠性：

  • 采用DSP無(wú)速度傳感器的矢量控制技術(shù)，讓控制更精準，能夠實(shí)現低速大轉矩負載啟動(dòng)和運行；

  • 具備旋轉中再啟動(dòng)功能，變頻器可自動(dòng)搜索跟蹤電動(dòng)機轉速按照設定加減速時(shí)間恢復正常運行狀態(tài)（即轉速跟蹤技術(shù)），保證機組安全運行不跳閘。

  • 超強的抗電網(wǎng)波動(dòng)能力，-35%——+15% U維持運行，不停機；

  • 變頻故障分級保護，具有完善的電機和變頻器保護功能；

  • 高低壓徹底隔離， 設計安全可靠；

  • 控制電源冗余設計，保證變頻器運行穩定。

  高效性

  • 采用單元串聯(lián)多電平，THDI<3%，高于國標、IEC標準；

  • dv/dt小，無(wú)須輸出濾波器，可長(cháng)距離輸出；

   • 變頻器網(wǎng)側功率因數>0.95，無(wú)需補償；

   • 整機效率≥96%（含變壓器）。

  便捷性

   • 變頻正面維護結構，模塊推拉結構，控制板插框式結構,維護方便；

   • 7寸彩色觸屏，全中文界面，可故障定位，具備自動(dòng)調度功能；

  • 數據及操作記錄追憶功能。

   靈活性

  • 可實(shí)現就地和遠程監控；

   • 支持多種通訊協(xié)議Modbus、TCP/IP、Profibus；

   • 可定制多樣化的工頻旁路切換柜，最大程度滿(mǎn)足用戶(hù)的生產(chǎn)需求；

   • 內置PLC，具備PID調節功能，可通過(guò)脫硝風(fēng)道的壓力自動(dòng)調節變頻器轉速；

  • 模塊化設計，有專(zhuān)業(yè)的變頻系統解決方案，如空水冷散熱整體解決辦法。

   四、 電廠(chǎng)脫硝改造中高壓變頻器的應用

   4.1脫硝改造中高壓變頻器的應用方式

   為了克服新增脫硝裝置的壓力，必須增大系統風(fēng)機的出力（約增加0.8-1KPa）。以下是脫硝改造中高壓變頻器常用的三種方式：

  1）、對引風(fēng)機擴容

  案例1、貴州黔西中水發(fā)電（4×300MW）
 
                 

以下為每臺發(fā)電機組的鍋爐輔機配置參數：
  
               

  2）、另增加脫硝增壓風(fēng)機

  這種方式需要引風(fēng)機、脫硫增壓風(fēng)機、脫硝增壓風(fēng)機共3個(gè)風(fēng)機，效率很低，占地較大，不常用。

  3）、采用三合一（引風(fēng)機、脫硫增壓風(fēng)機、脫硝增壓風(fēng)機），配置大功率聯(lián)合風(fēng)機

 案例、陜西渭河電廠(chǎng)300MW聯(lián)合風(fēng)機一臺7100KW 6KV高壓變頻器
 
            

  4）、脫硝改造方式的對比

           

 4.2 聯(lián)合風(fēng)機選用類(lèi)型的對比

   聯(lián)合風(fēng)機的改造目前有兩種方式：靜葉可調軸流式風(fēng)機+變頻或采用動(dòng)葉可調風(fēng)機，這兩種方案各有優(yōu)勢。
以下是這兩種方案的詳細對比：
 
            

   五、 結論

  近一兩年我國火電廠(chǎng)煙氣脫硝改造項目將會(huì )處于高速發(fā)展時(shí)期，通過(guò)對脫硝工藝技術(shù)及利德華福高壓變頻器的分析論證得出：采用高壓變頻器對脫硝風(fēng)機進(jìn)行變頻改造，改傳統風(fēng)門(mén)擋板調節為電機轉速調節是切實(shí)可行的，大大提高了系統的自動(dòng)化程度，實(shí)現了電機的軟啟動(dòng)，延長(cháng)了電機壽命，既滿(mǎn)足了生產(chǎn)要求，又達到了節約電能降低廠(chǎng)用電率的目的，并且減少了因調節擋板而造成擋板和管道的磨損以及因經(jīng)常停機檢修所造成的經(jīng)濟損失，同時(shí)使維護量大大降低。

  總之，利德華福高壓變頻器在脫硝風(fēng)機系統中可以大力推廣，從安全可靠性、設備維護量、節能效果等方面具有良好的收益。