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81 利德华福10MW级高压变频器 在合成氨装置主机系统中的应用分析 北京利德华福电气技术有限公司 摘要:本文通过对现有40万吨合成氨装置主压缩机组驱动系统分析,指 出了其中存在的问题.

针对性提出采用电气驱动替代 锅炉+汽轮机 驱 动的新思路;

通过对两种驱动形式的经济性比较,技术可行性分析,阐 述了该新型驱动形式的可行性和良好应用前景. 文章编号:130313 Analysis on Application for 10MW High-voltage Converter in the Host System of Synthetic Ammonia Device 【相关链接】 http://www.chuandong.com/ tech/detail.aspx? id=24313

1 问题提出 目前,国内年产单体40万吨及以上合成氨装 置设计中,合成气压缩机、氨气压缩机、二氧化 碳压缩机等主压缩机组主要采用 锅炉+汽轮机驱 动 的方式生产运行.该种陈旧的建设模式,在 新的经济形式和节能减排的国家背景下,存在以 下几方面的问题: (1)在新建项目中, 锅炉+汽轮机驱动 的方式投资高、占地面积大、建设周期长. (2)装置投产后,燃煤锅炉的运营维护成本 高. (3)燃煤锅炉能效低,厂区蒸汽跑、冒严 重、烟气排放环境污染严重. (4)系统调节性能差,生产效率低,能源浪 费较大. (5)锅炉蒸汽生产水耗、煤耗指标高,生产 成本压力大. 综合上述因素,结合目前国内超大功率高压 变频传动技术的成熟应用.该项目在设计中考虑 采用电力驱动替代 锅炉+汽轮机驱动 .

2 经济性可行性分析 采用电力驱动系统,将直接节约锅炉占地、 建设投入,以及后续运营维护成本和环境污染, 提供生产效率.针对两种驱动方式的经济性比较 如表1所示. 从上述两种方式的比对分析看,电气驱动 在经济性上优势明显.不仅可以节约项目投资费 用、建设周期,获得显著的企业收益;

而且能够 取得良好的社会效益.采用该节能、环保、高效 的新型结构模式,符合企业新型发展模式,节能 减排、可持续发展政策.

3 技术可行性分析 该40万吨合成氨装置的三台主辅机设备分别 为:18MW合成气压缩机、11MW氨气压缩机、 11.5MW二氧化碳压缩机.根据工艺生产对设备工 况的需求,结合电气驱动的需要.电气驱动系统 主要需具备以下几方面的能力: (1)采用高压电动机驱动,通过增速齿轮箱 满足压缩机系统的高速运行需要. (2)能够依工艺需求,进行分阶段加减速调 节控制;

满足系统逐步升温、升压. 序号 项目分项 汽轮机驱动 电气驱动 指标差值

1 设备构成 锅炉+汽轮机 电气+变频器

2 占地面积 8900m2 300m2 减少98.5%

3 项目投资 12800万元 4100万元 节约68.0%

4 建设周期 16个月 5个月 缩短68.8%

5 生产运营 0.43元/kWh 0.40元/kWh 降低0.03元/kWh

6 水资源消耗 30g/kWh ― 节约30g/kWh

7 煤资源消耗 392g/kWh 320g/kWh 节约72g/kWh

8 环境污染源 蒸汽、热、SO

2、 烟气 无 环保 表1 合成氨装置主机系统两种不同驱动方式的经济性比较 高压变频器

82 (3)能够根据合成氨装置的整体生产需求进 行压缩机转速、气量调节. (4)压缩机采取软启动、软停车方式,对电 网和压缩机机械系统冲击负荷小于额定的2.5倍转 矩;

能够承受压缩机喘振产生的1.5 Tn波动负荷. (5)电气系统对电网无冲击,网侧功率因数 大于0.

9、对电网电压谐波污染小于3%;

满足电力 部门对用电标准. (6)系统不会由于电气系统故障而导致合成 氨装置停产. 采用电压源型高压变频调速驱动系统,配套 10kV供配电系统能够解决上述技术需求.从根本 上,解决合成氨装置主压缩机系统的经济性与技 术性的双重标准要求,实现投资小见效快,安全 可靠、运营成本低的实施目的.