国产高压变频器在发电厂循环流化床锅炉引风机上的应用大屯煤电集团热电厂 技术中心所长 高正祥一、市场调研上海大屯能源股份有限公司煤矸石电厂 4#锅炉(75t) 为循环硫化床锅炉, 循环流化床 锅炉的燃烧工艺如下：其燃烧属低温燃烧，燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风 ，一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬；燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携 带下离开燃 烧室进入炉膛，其中 较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，而且还有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，确保锅炉达到额定出力。并且循环流化床锅炉对煤质的要求不高，可以使用劣质煤，并且其污染物的排放很低，属于环保型锅炉，是国家大力推广的新型锅炉，目前很多小型电站均使用该类型锅炉。一 次 风 排 渣 流 化 风给 煤二 次 风 分 离 器烟 气 （ 引 风机 ）一 次 风 排 渣 流 化 风给 煤二 次 风 分 离 器烟 气 （ 引 风机 ）一 次 风 排 渣 流 化 风给 煤二 次 风 分 离 器排 渣 流 化 风给 煤二 次 风 分 离 器流 化 风给 煤二 次 风 分 离 器烟 气 （ 引 风机 ）图 1 循环流化床锅炉风烟系统示意图循环流化床锅炉风烟系统的运行特点为风机多、风系统复杂、风机风压高、运行电耗大、运行操作复杂、 设计 裕量大、锅炉负荷变化大、外部因素对锅炉运行影响也大（如煤的成分），尤其是引风机则要时刻参与炉膛压力调节，保证旋风分离器正常的分离效果，再加上机组必须经常参与调峰，负荷变动较大，在引风机要求可以调节风量风压的需求最为迫切。目前调节风量的方法主要有通过挡板的开度调节或通过改变电机转速调节风量，传统使用挡板调节风量主要存在以下问题：非线形调节、控制不够灵敏、对相关控制系统造成一定的影响、同时输出不同风量时，驱动源的输出能量并没有改变，造成大量能源浪费。因此采用改变电机转速调节风量是最佳的调整方式。 改变电机转速的方法很多，其中又以变频调速最为优越。高压变频器作为燃烧自动控制、炉膛负压控制的高效执行机构，可以很好的保证风量的准确控制和实时控制，有效克服了控制挡板调节风量所带来的弊端，同时达到了节能的效果。 机组运行时基本带 70-80%负荷,引风机采用入口挡板调节。为了保证电机的安全稳定运行，选用的风机电机的备用容量较大。机组满负荷运行时，引风机入口挡板开度约 70%，机 组调峰时，风机入口挡板开度约 40%左右，由于这种原始的调节方法 仅仅是改变通道的流通阻力，而驱动源的输出功率并没有改变，节流损失相当大，浪费了大量电能。致使厂用电率高，供电标煤耗高，发电成本不易降低。同时，电机启动时会产生 5-7 倍的冲击电流，对电 机构成损害。风机系统自动化水平低，不能及时调节，运行效率低。 为 此，拟采用变频调节方式对风机系统进行改造，以减少溢流和节流损失，提高系统运行的经济性。二、变频器运行节能效果测试情况：为了检验变频器运行效果，我们于 2005 年 07 月 29 日 16 点至30 日 15 点， 对#4 炉引风机电机功率及电源侧功率因数进行测试，测试在相同运行方式及相同工况下进行，测试数据如下：表 1 变频器投运前后功率因数的变化引风机主 汽 流 量变频前 变频后62 0.82 0.9858 0.78 0.97表 2 变频器投运前后电机实际电流的变化主 汽 流 量 引风机变频前 变频后16：00 58 34.06 15.617：00 60 34.12 15.818：00 59 34.10 15.719：00 59 34.11 15.720：00 60 34.31 16.221：00 59 34.12 15.722：00 55 33.82 15.123：00 56 33.92 15.324：00 57 33.97 15.401：00 56 33.91 15.302：00 56 33.89 15.403：00 58 34.07 15.504：00 59 34.11 15.605：00 60 34.31 16.006：00 60 34.32 16.207：00 62 34.45 20.108：00 60 34.31 20.109：00 61 34.35 20.210：00 62 34.45 20.311：00 62 34.43 20.312：00 61 34.33 20.113：00 62 34.45 20.414：00 62 34.42 20.315：00 62 34.45 20.3由实际测量结果可以看出，变频器运行时，引风机电机功率因数在主汽流量为 62 时比变频前平均提高约 0.16，在主汽流量为 58 时比变频前平均提高约 0.19。变频器运行时，引风机电机实际消耗功率，在主汽流量为 62 时，比变频前减少 289.7-203.7=86 千瓦， ；在主汽流量 为 58 时，比变频前减少 267.5-151.2=116.3 千瓦。由统计结果可以看出，在锅炉出力基本相同的情况下，一天共少用电 2427.6kw.h，节电率达 40%左右。变频改造后的效益计算#4 锅炉按全年运行 340 天考虑,全年节电量为：2427.6kw.h/天340 天825384kw.h引风机应用变频器后，厂用电由原来的 18%降至目前的 11%，下降达 7 个百分点。三、应用高压变频调速系统产生的其他效果1、改善了工艺。投入 变频器后引风机风道档板在全开位置，风道档板压流损失减小到 0；由于 变频器可以非常平滑稳定的调整风量，运行人员可以自如的调控燃 烧，锅炉运行参数得到了改善，提高了锅炉效率。2、维护量减少。采用 变频调速后，无 论哪种工艺条件，随时可以通过调整转速使风机在接近额定状态下工作，这样就可避免因通过风门控制使风机过多偏离额定工作区而引起的振动，通常情况下，变频调速系统的应用主要是为了降低风机的转速。由于启动缓慢及转速的降低，相应 地延长了许多零部件的寿命；同时极大的减轻了烟气对烟道档板的冲击腐蚀，有效延长了烟道档板的检修周期，减少了检修维护开支，节约大量维护费用。3、工作强度降低。由于调速系统在运转设备与备用设备之间实现计算机联锁控制，机组实现自动运行和相应的保护及故障报警，操作工作由动手转变为监控，完全实现生产的无人操作，大大降低了劳动强度，提高了生产效率，为优化运营提供了可靠保证。4、减少了对电网的冲击。采用变频调节后，系统实现软启动，电机启动电流只是额定电流，启动时间相应延长，对电网无大的冲击，减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命。四、 结束语高压变频装置由于其节能效果明显，特别是在低负荷时更为显著，采用变频调速后，实现了电机的软启动，延长电机的寿命，引风机挡板全开，也减少了风道的振动与磨损。良好的节能效果，会越来越为各电厂所应用，具有良好的实用价值。