高压变频节能技术改造项目可行性研究报告.docx
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高压变频节能技术改造项目可行性研究报告
高压变频节能技术改造项目
可行性研究报告
1.总论1
1.1项目背景1
1.2项目概况4
1.3研究结论6
2．建设内容7
3．厂址及建设条件7
3.1场址7
3.2建设条件8
4．节能技术改造方案9
4.1节能技术改造方案的选择9
4.2节能效果分析21
5．总图、土建及公用工程配套设施28
5.1总图运输28
5.2土建工程29
5.3公用工程配套设施29
6．环境影响评价30
6.1设计依据30
6.2环境影响评价30
7．项目管理30
8．项目实施进度计划31
9.投资估算及融资方案31
9.1编制说明31
9.2编制依据31
9.3投资估算值及其融资方案32
附图：
1.区域位置图
2.规划平面图
1.总论
1.1项目背景
1.1.1项目名称
某煤矸石热电有限公司高压变频节能技术改造项目
1.1.2承办单位概况
承办单位名称：
某煤矸石热电有限公司
某煤矸石热电有限公司，位于某市细河区八一路31号，注册资金5307万元，法定代表人某，是集供热、供汽、发电于一体的带有公益事业性质的民营企业。
公司前身为某热电厂，该厂1986年8月开工建设，1988年8月建成投入试运行，年底正式并网发电供热。
一期工程两机三炉，即CC12-35/10/1.2型双抽凝汽式机组、B6-35/10型背压式机组各一台，DG-75/3.82型煤粉锅炉三台，1990年11月某热电厂正式成立；二期（扩建）工程，扩建规模CC12-35/10/1.2型双抽凝汽式机组一台，AG-75/3.82型煤粉锅炉一台；2002年扩建90吨/时煤粉锅炉一台。
2006年整体转制，2007年，公司三期工程新建YG-75/3.82-M10型循环硫化床锅炉一台，CC12-35/10/1.2型双抽凝汽式机组两台，对原煤粉炉逐步改为循环流化床锅炉，至此形成现有的五台发电机组，6台锅炉，总装机容量达到5.4万千瓦，年上网电量2.3亿千瓦，小时产汽量465吨的生产能力。
主营供热、供工业用蒸汽、发电、生活用热水。
现有供热面积250万平方米，工业用蒸汽用户40家。
公司现有员工430人，下设5个生产单位，5个管理部门，工程及管理技术人员102名，其中中高级专业技术人员34名。
企业资信等级为AAA级，曾荣获某省十佳诚信企业，某省杰出贡献民营企业，中国优秀民营科技企业称号等荣誉。
公司近三年经营状况如下表所示。
表1-1
年度
上网电量
（亿千瓦）
供热总量
（万百万千焦）
销售收入
（亿元）
利税总额
（万元）
2007年
1.5
228
0．9886
1762
2008年
1.5
243
1.0090
1846
2009年
2.35
300
1.4598
2222
1.1.3报告编制依据及原则
1.1.3.1报告编制依据
（1）《投资项目可行性研究指南》（中国电力出版社出版）
（2）《国务院关于加强节能工作的决定》国发[2006]28号
（3）《国家发展改革委关于印发节能中长期专项规划的通知》发改环资[2004]2505号
（4）建设单位委托某建设咨询公司编制本可行性研究报告的委托合同
（5）国家的有关法规和编制规定
（6）当地的有关法规和规定
（7）建设单位提供的相关资料
1.1.3.2编制原则
（1）以贯彻执行国家节能减排政策，促进企业效益、环境效益和社会效益协调发展为原则。
（2）以贯彻执行国家有关项目的方针政策和规范，本着工艺布局合理、技术先进、运行安全可靠、节约投资为原则。
1.1.4项目提出背景及建设必要性
中国人口众多，能源资源相对不足，人均拥有量远低于世界平均水平。
由于中国正处在工业化和城镇化加快发展阶段，能源消耗强度较高，消费规模不断扩大，特别是高投入、高能耗、高污染的粗放型经济增长方式，加剧了能源供求矛盾和环境污染状况。
能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素。
解决中国能源问题的根本出路在于坚持开发与节约并举，节约优先的方针，大力推进节能降耗，提高能源利用效率。
节能是缓解能源约束，减轻环境压力，保障经济安全，实现全面建设小康社会目标和可持续发展的必然选择，是中国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是中国当前一项极为紧迫的任务。
为推动全社会开展节能降耗，缓解能源瓶颈制约，建设节能型社会，促进经济社会可持续发展，中国政府先后出台了《节能中长期专项规划》、《国务院关于加强节能工作的决定》等一系列文件。
在宏观层面上，要求对产业结构及布局进行调整，将节能减排的发展理念贯穿于生产的各个环节。
在微观层面上，要求企业提高能源利用效率，节约能源，减少排放。
某煤矸石热电有限公司现有额定电压6KV的290kw给水泵四台、315kw的一次风机四台、160kw的二次风机四台、710kw的引风机两台、630kw一次风机一台、500kw的二次风机一台、供热网的300kw热网循环泵6台在运行。
这些风机、水泵调节方式为挡板式或阀门调节，线性差，挡板或阀门节流产生压力损失，造成能量损失严重，电耗增加。
同时，由于频繁的对阀门进行操作，也导致阀门的可靠性下降，影响了机组的稳定运行，增加了维修费用。
为了实现锅炉燃烧的优化控制，热网的经济运行，要求各风门或阀门调节灵活，燃料量及热量反馈准确，必须找出使风机、水泵的运行曲线尽可能的与工艺曲线吻合，以达到节能目的。
变频调速装置通过对转速的控制，改变风机、水泵特性曲线，灵活方便地实现对流量的调节，减少了由于节流阻力产生的能量损失，使耗电量大大减少，而且采用高压变频调速可以使系统稳定运行。
为此，某煤矸石热电有限公司拟对现有风机、给水泵、供热循环水泵进行变频改造，以达到节约燃煤及水资源、减少污染排放、降低生产成本。
1.2项目概况
1.2.1拟建场址
本项目场址拟建于某煤矸石热电有限公司厂区内，即某市细河区八一路31号。
厂区占地面积110879平方米。
1.2.2建设规模及内容
本项目拟改造6KV风机、水泵22台，增加变频调速装置22台。
新建变频调速装置机房，配套改造相应动力电缆及控制电缆、变频柜等设施。
1.2.3主要建设条件
（1）符合国家产业政策
近年来，中国政府先后出台了一系列措施以推动全社会节能降耗工作。
鼓励企业采用先进技术，降低能耗、减少污染。
本项目实施后，实际年节能量9804686千瓦时，折合标煤3431.64吨，节能效果显著。
本项目的建设符合国家节能降耗、减少环境污染、促进社会经济可持续发展的政策导向。
（2）工艺技术及设备选择合理
本项目拟选择江苏力普电子科技有限公司生产的LPMV系列高压变频调速器。
该产品为高－高结构，在国内有很多成功应用经验。
3）公辅配套设施完备
本工程是在某煤矸石热电有限公司厂区内进行，厂区内已经有完备的给排水、供电等设施。
本项目可以充分依托。
本工程电机调频系统，不增加用水量及排水量；本次改造后电机负荷减少，原有的供电设施完全能满足项目的需求，不需要增加供配电设施；本次改造没增加采暖热负荷，不需要更改供暖设施。
（4）企业实力强，能够保障项目的顺利实施
某煤矸石热电有限公司具有多年的生产运营经验，技术力量雄厚，具有良好的商业信誉。
无论是从技术层面还是设备本身以及现场作业环境，都有很丰富的经验。
为本项目的顺利实施创造了条件。
1.2.4节能量
本项目建成后，实际年节能量为9804686千瓦时，折合标煤3431.64吨。
1.2.5项目建设期
本项目建设期为1年。
1.2.6项目投入总资金及效益情况
本项目报批总投资为1688.6万元，全部为建设投资。
新增产值436万元，新增利润300万元，税金75万元。
本项目融资方案为：
全部由企业自筹解决。
1.3研究结论
某煤矸石热电有限公司现有风机、水泵调节方式为挡板式或阀门调节，不仅电能消耗高，也影响了机组的稳定运行，增加了维修费用。
为此，公司根据自身实际情况，拟对现有锅炉风机、给水泵、供热循环水泵进行变频改造。
本项目的建设符合国家节能减排政策，有利于提高企业自身经济效益及长远发展，项目建设十分必要。
本项目工艺技术及设备先进成熟、场址选择合理，公辅配套设施完备，能够满足项目改造要求，改造后节能效果显著，经济效益较好。
2．建设内容
本项目主要是根据企业电机系统设施的现状和存在的问题，针对电厂系统特点，选择负荷变化较大的锅炉风机、给水泵、供热循环水泵进行变频改造，共改造6KV风机、水泵22台，增加变频调速装置22台。
新建变频调速装置机房，配套改造相应动力电缆及控制电缆、变频柜等设施。
本项目拟进行变频改造的具体设备和实施情况如下表所示。
实施变频改造风机、水泵设备表
表2-1
序号
设备名称
台数
单台额定功率（kw）
合计
1
锅炉给水泵
4
290
1160
2
一次风机
4
315
1260
3
二次风机
4
160
640
4
2#锅炉引风机
2
710
1420
5
2#锅炉一次风机
1
630
630
6
2#锅炉二次风机
1
500
500
7
供热循环水泵
6
300
1800
合计
22
7410
3．厂址及建设条件
3.1场址
本项目场址位于某煤矸石热电有限公司厂区内，即某市细河区八一路31号。
厂区占地面积110879平方米。
总装机容量达到5.4万千瓦计五台发电机组及配套的公用工程设施、辅助生产设施、行政和生活福利设施。
厂区东邻八一路，南侧为国铁新义线。
场址西距锦阜高速公路出入口约10公里。
3.2建设条件
3.2.1气象条件
某地区属北温带大陆季风性气候，是典型的风沙半干旱类型区。
年平均气温7.6摄氏度
极端最高气温40.9摄氏度
极端最低气温-30.9摄氏度
最热月平均气温29.5摄氏度
最大风速23米/秒
年平均风速2.2米/秒
夏季平均相对湿度76%
年平均降雨量539.3
日最大降水量131.5毫米
最大积雪深度120毫米
最大冻土深度1400毫米
冬季盛行风向NNW
夏季盛行风向SSW
常年盛行风向SSW
3.2.2交通条件
厂区东邻八一路，南侧为国铁新义线。
场址西距锦阜高速公路出入口约10公里。
另外，某境内还有101国道。
因此，本项目外部交通条件极为便利。
3.2.3公用设施社会依托条件
本项目供水、供热、供电均由已有设施供给，可以满足本项目需要。
4．节能技术改造方案
4.1节能技术改造方案的选择
4.1.1企业运行电动机现状
电厂投运以后由于电厂的供电负荷和供热负荷经常变化，电厂有一定的热备用容量，致使电厂机组运行台数较多，负荷不满，风机等设备必须实时调节流量，或低负荷运行，经济性较差。
目前风机、水泵调节方式为挡板式或阀门调节，线性差，又由于挡板或阀门节流产生压力损失，造成能量损失严重，电耗增加。
公司现有额定电压6KV的290kw给水泵四台、315kw的一次风机四台、160kw的二次风机四台、2#炉的710kw的引风机两台、2#炉的630kw一次风机一台、2#炉的500kw的二次风机一台、供热网的300kw热网循环泵6台在运行。
由于设计时有一定裕量，实施变频改造前，一次风机采用传统风门调节控制风量、水泵采用阀门调节来控制锅炉给水量及保证压力，采用这种传统方式调节线性度差，大量能量在风门/阀门上损耗。
同时由于频繁的对阀门进行操作，导致阀门的可靠性下降，影响机组的稳定运行。
既浪费了大量能源，又影响机组的使用寿命，增加了维修费用。
目前风机、水泵的工况如下表：
序号
给水泵参数
电机参数
一、给水泵铭牌或随机样参数
二、电机铭牌参数
1
型号与类型
给水泵
电动机型号
（给水泵电机组）
2
出口压力*
MPa（m）
额定功率*
kW
290
3
实际需求压力*
MPa（m）
定子额定电流*
A
33.7
额定扬程*
m
4
轴功率*
kW
443
功率因数*
－
0.86
5
额定转速*
r/min
2900
额定转速*
r/min
2985
6
额定流量
m3/h
85
额定电压*
V
6000
工况运行下的相关参数
1
工况
（1#炉）
2
蒸发量t/h
75
4
给水流量*%
80
5
运行电流*A
31
6
运行时间h
9-10个月
序号
风机参数
电机参数
一、风机铭牌或随机样参数
二、电机铭牌参数
1
型号与类型
（一次风机）
电动机型号
（一次风机电机）
2
全压*
Pa（m）
4287
额定功率*
kW
315
3
额定风量*
m3/h
65500
定子额定电流*
A
37.8
4
风机轴功率*
kW
242
功率因数*
－
0.86
5
额定转速*
r/min
1480
额定转速*
r/min
1483
6
额定电压*
V
6000
各工况运行下的相关参数
1
工况
（3#炉）
（4#炉）
（5#炉）
（6#炉）
2
蒸发量t/h
75
75
75
75
4
风门开度*%
5
风压*Pa
4287
4287
4287
4287
6
运行电流*A
31
31
31
31
7
运行时间h
9-10个月
9-10个月
9-10个月
9-10个月
序号
电机参数
一、风机铭牌或随机样参数
二、电机铭牌参数
1
型号与类型
二次风机
电动机型号
（二次风机电机）
2
全压*
Pa（m）
4287
额定功率*
kW
160
3
额定风量*
m3/h
45200
定子额定电流*
A
22.6
4
风机轴功率*
kW
242
功率因数*
－
0.86
5
额定转速*
r/min
1480
额定转速*
r/min
1480
6
额定电压*
V
6000
各工况运行下的相关参数
1
工况
（1#炉）
（2#炉）
（3#炉）
（4#炉）
2
蒸发量t/h
75
75
75
75
4
风门开度*%
5
风压*Pa
4287
4287
4287
4287
6
运行电流*A
18
18
18
18
7
运行时间h
9-10个月
9-10个月
9-10个月
9-10个月
#2炉电机铭牌参数
1
电动机型号
引风机电机
一次风机
二次风机
2
额定功率
KW
710
630
500
3
定子额定电流
A
85.8
75
47.8
4
额定转速
r/min
960
1480
1480
5
额定电压
V
6000
6000
6000
6
数量
台
2
1
1
#2炉运行参数
1
蒸发量
t/h
90
2
运行电压
V
6000
3
运行电流
A
71
67
39
4
运行时间
h
9-10月
9-10月
9-10月
热网循环泵电机铭牌参数
1
电动机型号
热网循环泵
2
额定功率
KW
300
3
定子额定电流
A
34.5
4
额定转速
r/min
1480
5
额定电压
V
6000
6
数量
台
8（运行6台）
热网循环泵运行参数
1
运行电压
V
6000
2
运行电流
A
30
3
运行时间
h
5个月
4.1.2节能技术改造方案的选择
本项目拟采用高压变频技术，对锅炉风机、给水泵、供热循环水泵电机系统进行节能改造。
控制电机的转速，实现用风机或水泵的转速调节取代风门挡板或阀门调节，以节省大量的消耗在风门挡板和阀门上的能量。
同时，风量和给水流量的变化由非线性改善为线性，使得锅炉的水位控制、炉膛的燃烧效能控制变得更及时、精确，使供热二环网水流量得到合理调解。
（1）高压变频技术发展概况
高压变频技术及其相关衍生产品是近年来世界范围内电力电子行业关注的热点，它不仅涉及大功率交流电动机的各类负载的调速和节能，也与其它一些关系国计民生的重点行业的技术发展与进步息息相关。
在建设节约型社会过程中，必须注意最大幅度提升用电效能，电机系统节能也是中国长期规划中重点工程之一。
可以说高压变频作为节能降耗技术正广泛应用于电力、石油、冶金、市政等多个行业电机系统，成为电力节能降耗的科学方法之一。
中国与发达国家相比电能利用率及使用价值相差非常大，因此必须在节能降耗，提高利用率上下功夫。
据统计，中国应用高压变频技术设计制造的产品累计运行，每年节约电量相当于一台300MW发电机组的年发电量。
由此来说，高压变频技术正在起到引领效力电能革命的作用。
变频技术的发展始终与电力电子元器件的发展密不可分，从大功率二极管到可控硅器件，再从IGBT到IGCT，每一次元器件的飞跃都会带动变频器技术的发展。
八十年代初，美国RCA公司和GE公司推出新的IGBT元器件之后，就在低压变频领域产生了一次变革。
从日本三垦公司1988年第一台低压变频器进入中国后，直到上世纪九十年代初，中国企业才开始认识变频器的作用并尝试使用。
由于高压变频器技术的复杂性和高昂的采购价格，从八十年代开始，中国某些行业在必需的前提下，从国外进口了少量的该类装置（含采用GTO器件制造的），比如冶金系统：
1978年，在设计宝山钢铁公司时，技术人员就考虑采用了交-交方式的大功率高压变频器；河北迁西潘家口水库（为天津供水）1988年从欧洲BBC公司（ABB合并前三公司之一）进口了一套60,000kW的高压变频装置，该装置采用一拖三方式为三台水轮发电机组并网实现变频启动送电；另据了解，同为60,000kW的变频器在三峡葛洲坝水库也有一台。
但真正在全国各行业中的大功率风机、水泵上使用变频调速装置直到今天也远没有普及，为了满足工艺工况和节能的迫切需要，许多企业采取了液力藕合、串极调速等调速方式。
同时，随着通用变频器市场的不断扩大和发展，企业用户越来越需要一种性能优越，质量可靠，价格合理的高压变频调速装置。
而高压变频调速技术的发展，正顺应了工业生产自动化发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代，一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。
随着变频调速技术的发展，作为大容量传动的高压变频调速技术得到了广泛的应用，使用范围基本上覆盖了中国各主要行业，如:
电力、冶金、石油、化工、造纸等。
产品电压等级包括3kV、6kV和10kV以及油田专用潜油电泵使用的1600V～2400V产品，基本可拖动风机、水泵、压缩机等各类负载。
高压电动机利用高压变频器可以实现无级调速，既可满足生产工艺过程对电动机调速控制的要求，又可大幅度的节约能源，降低生产成本。
采用新型高压大功率电力电子器件构造的直接“高-高”式变频器，具有结构简单，工作可靠的特点，有很好的调速和起动与制动性能。
由于采用可控整流和全控器件进行开关调制，具有输入侧高功率因数、控制性能优良和运行效率高等特点。
特别是通过改变送给电动机的电流的频率，在很宽的转速范围内进行高效率的转速调节，可以取得很好的节电效果，在风机和水泵的节能改造上已经得到广泛证实。
（2）高压变频调速节能原理
通过流体力学的基本定律可知：
风机（或水泵）类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量q、压力（扬程）h以及轴功率p具有如下关系:
q1/q2＝n1/n2
h1/h2＝（n1/n2）2
p1/p2＝（n1/n2）3
式中：
q1、h1、p1—风机（或水泵）在n1转速时的流量、压力（或扬程）、轴功率；q2、h2、p2—风机（或水泵）在n2转速时的相似工况条件下的流量、压力（或扬程）、轴功率。
由公式可知，风机（或水泵）的流量与其转速成正比，压力（或扬程）与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。
由公式可知，在其它运行条件不变的情况下，通过下调电机的运行速度，其节电效果是与转速降落成立方的关系，节电效果非常明显。
例如若工况只需要50%的风量或水量，则可以将电机的转速调节为额定的一半，此时电机消耗的功率仅为额定时的12.5%，即理论上节能可达87.5%。
（3）高压变频器的选型及特点
a.高压变频器的选型
本项目拟选择江苏力普电子科技有限公司生产的LP-MV高压变频器产品，该产品为高--高电压源型模式，由移相变压器，功率单元和控制器组成。
前端由一个多绕组的隔离移相变压器供电，变压器次级共有18组付边绕组，采用36脉冲整流，输入谐波均能满足国家标准GB/T14549—93对电压和电流失真的要求。
功率单元每相采用低压功率单元串接组成，每相6个功率单元，三相共18个单元。
控制器部分以双DSP高速微处理器实现控制以及与子微处理器间进行通信。
高压变频器采用模块化设计，互换性好、维修简单，噪音低，谐波含量小，不会引起电机的转矩脉动，对电机没有特殊要求。
高压变频调速系统的结构图如下：
高压变频调速系统的结构图
b.该变频装置技术指标如下：
1）本变频装置类型为直接高—高方式。
2）变频器具有良好的调节性能，可根据负荷的变化及时有效地实现调节，在负荷从100%调节到40%的响应时间可根据需要在1s～3600s间任意设置。
3）本系统产生的谐波小于2.5%，小于“GB/T14549”电能质量“公用电网谐波”及“IEEE519”标准的规定。
4）采用数字微处理器控制器，具有就地监控方式和远方监控方式。
在就地监控方式下，通过触摸屏键盘和其显示，可进行就地启动、停止变频器，可以调整转速、频率；控制窗口采用全中文WINDOWS操作界面，彩色液晶触摸屏，各种功能、参数设定均采用中文。
本设备具有故障自诊断功能，中文指示所发生的故障类型、故障位置，并在就地显示同时异地（监控室）报警。
5）变频装置的功率单元为模块化设计，能方便地从机架上抽出、移动和变换，所有单元可以互换；具有内部单元旁路和外部工频旁路功能，每台变频器备有一台备用模块单元，如某一模块单元出现故障时，则此模块单元自动旁路短路，此时变频器照常工作，待适当时候能停机或转换到工频旁路运行时，更换上备用模块单元。
6）系统具有完善的保护功能，当变频器出现故障、220V控制电源消失或按下紧急停机按钮时，变频器高压开关跳闸，切断电源。
7）变频装置具有故障自诊断功能，对所发生的故障类型及故障位置提供中文指示，在就地显示并远方报警，便于运行人员和检修人员能辨别和解决所出现的问题。
8）冷却系统可靠，采用德国ebm公司的风机散热，平均无故障时间≥变频装置本身，此种风机的可靠性高，不需考虑冗余配置。
报警信号远传到控制室。
每一套冷却装置拆装方便，满足变频装置的安全可靠地运行。
9）
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