大型循環(huán)流化床鍋爐引風機調(diào)速改造研究

【摘要】針對徐礦發(fā)電公司引風機運行中效率較低導(dǎo)致廠用電較高的情況，從風機、電機系統(tǒng)出發(fā)，分別研究各個環(huán)節(jié)中對風機系統(tǒng)效率影響的因素及參數(shù)，進行引風機控制調(diào)速改造，形成電廠風機節(jié)能的完整技術(shù)體系，最終使電廠風機系統(tǒng)中風機效率、裝置及系統(tǒng)效率達到最優(yōu)值。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐；引風機；液偶；變頻；節(jié)能改造

1、問題的提出

江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司一期工程為2×300MW國產(chǎn)引進型技術(shù)生產(chǎn)的亞臨界CFB燃煤發(fā)電機組，鍋爐設(shè)備選用東方鍋爐（集團）股份有限公司生產(chǎn)的自主研發(fā)型單爐膛300MW級1065T/H CFB鍋爐，#1、#2機組分別于2009年10月28日、2010年2月5日投產(chǎn)。每臺機組配套兩臺引風機，每臺引風機額定功率2800KW，額定轉(zhuǎn)速985r/min，額定電流316A，采用液偶控制調(diào)節(jié)。本身裕量很大，再加上煤質(zhì)不穩(wěn)定、斷煤情況頻繁發(fā)生以及受到系統(tǒng)負荷變化較大等情況，機組負荷一般在60%-100%之間變化，發(fā)電機輸出功率變化，鍋爐的風量相應(yīng)變化，引風機出力調(diào)整采用改變液偶開度來調(diào)節(jié)。兩臺引風機經(jīng)常處于較低的效率工況下運行，即使?jié)M負荷，引風機進口導(dǎo)葉開度也不到60%。風機運行時風道振動和噪音很大，勞動作業(yè)環(huán)境很差。另外異步電動機在啟動時啟動電流一般達到電機額定電流的5-7倍，對廠用電形成沖擊，同時強大的沖擊轉(zhuǎn)矩對電機和風機的使用壽命存在很大不利影響。徐礦發(fā)電公司根據(jù)前期兩臺鍋爐一、二次風機改造經(jīng)驗，并結(jié)合試驗數(shù)據(jù)進行分析，引風機液偶改造后有進一步的節(jié)能潛力。

2、引風機液偶改變頻可行性分析

徐礦發(fā)電公司引風機的節(jié)能與風機的調(diào)速方式有關(guān)。徐礦發(fā)電公司經(jīng)與中國礦大大學進行合作，針對不同負荷（210MW、240MW、270MW、300MW）下進行引風機性能的測試，通過以上不同負荷下測出引風機液偶運行時負載功率，再利用轉(zhuǎn)速與功率的比例關(guān)系，計算出同等條件下引風機變頻運行時負載功率，得出引風機變頻改造后相比液偶調(diào)節(jié)工況會有15-35%的節(jié)能空間。受當前經(jīng)濟形勢的影響，預(yù)計2014年徐礦發(fā)電公司機組負荷率會有所下降，按照試驗結(jié)果分析可知，變頻運行節(jié)能量與機組負荷率有很大關(guān)系，負荷率越低，電機節(jié)能量越大，所以引風機變頻改造后對我公司提高經(jīng)濟效益和降低生產(chǎn)成本會有很大的提高。通過中國礦大給出目前調(diào)速節(jié)能潛力的評估，為下一步的節(jié)能工作給出依據(jù)和基礎(chǔ)。

3、循環(huán)流化床鍋爐調(diào)速改造方案

3.1電氣控制部分

鍋爐引風機變頻裝置選用高-高方式，采用進口品牌。本次改造項目中，每臺引風機配置一套高壓變頻裝置，利用變頻器輸出頻率來調(diào)整風機的轉(zhuǎn)速，以此來調(diào)節(jié)引風機出力。為提高系統(tǒng)的可靠性，對變頻器加裝自動工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運行，電機可以直接自動切換到工頻下運行，變頻器工作原理見圖1。

6kV電源經(jīng)變頻裝置進線開關(guān)QF1到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經(jīng)出線開關(guān)QF3送至電動機；6kV電源還可經(jīng)旁路開關(guān)QF2直接起動電動機。進出線開關(guān)和旁路開關(guān)的作用是：一旦變頻裝置出現(xiàn)故障，由變頻器發(fā)出故障信號，經(jīng)DCS邏輯判斷后，跳開變頻器進出線斷路器，將變頻裝置隔離，確認變頻輸出開關(guān)QF3斷開后，自動合旁路開關(guān)QF2，起動電機工頻運行。

以上進、出線QF1、QF3開關(guān)和旁路開關(guān)QF2布置在旁路切換柜內(nèi)，QF1、QF2、QF3開關(guān)之間具備相互電氣互鎖及五防設(shè)計。QS1、QS2起到變頻器故障檢修時，有明顯的開斷點，確保檢修人員的安全。

3.2基礎(chǔ)部分

根據(jù)鍋爐引風機現(xiàn)有布置情況，將原液偶及油管道拆除，電機整體向風機側(cè)移動1.85米，因引風機和風機側(cè)軸徑不同，為補償不同方向傳遞力，采用膜片聯(lián)軸器聯(lián)接，電機底座基礎(chǔ)采用重新鉆孔，采用地腳螺栓固定方式。

4、變頻改造后邏輯方面的修改

引風機變頻改造后，當出現(xiàn)電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時，為防止因變頻切換工頻時造成鍋爐負壓出現(xiàn)較大變化引發(fā)MFT或BT事故，專業(yè)人員對引風機變頻器靜態(tài)及動態(tài)試驗后，對引風機變頻邏輯進行如下修改：

1）引風機QF1合閘允許增加QF開關(guān)已合閘條件；

2）為防止變頻器頻繁充電，QF1開關(guān)跳閘條件取消變頻器已停跳QF1開關(guān)邏輯；

3）變頻切工頻后，引風機進口調(diào)節(jié)擋板開度由原邏輯的35%更改為25%；

4）1A引風機變頻器故障或QF1開關(guān)分閘或變頻器已停，且工頻聯(lián)鎖開關(guān)投入，1B引風機自動控制解手動，同時1B引風機變頻器指令減3%；

5）1B引風機變頻器故障或QF1開關(guān)分閘或變頻器已停，且工頻聯(lián)鎖開關(guān)投入，1A引風機自動控制解手動，同時1A引風機變頻器指令減3%。

6）引風機變頻切工頻后不用進口調(diào)節(jié)擋板自動控制。

5、改造后效果比較

引風機液偶改變頻調(diào)整后，根據(jù)改造前后參數(shù)對比，廠用電率明顯下降，見表1。

6、結(jié)語

在大型循環(huán)流化床鍋爐上采用高壓變頻器可以實現(xiàn)減少廠用電消耗、提高風機效率、降低噪音的目標，節(jié)能指標遠高于液力耦合器。徐礦發(fā)電公司在替換液力耦合器后每臺風機每年可以節(jié)約電費110萬余元，投資回報期在2年左右。它和液力耦合器相比，不僅技術(shù)先進，而且經(jīng)濟合理，而且也是符合國家政策規(guī)定，又能收到顯著的社會效益和經(jīng)濟效益，是應(yīng)該大力推廣的先進技術(shù)。

參考文獻

[1]何?，|.變頻調(diào)速與電機節(jié)能[J].安慶師范學院學報（自然科學版），2000，6（4）

[2]車長源.鍋爐風機節(jié)能技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，1999

作者簡介

劉建軍（1970--），男，陜西西安人，1994年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學本科熱能與動力工程專業(yè)，江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司生產(chǎn)副總經(jīng)理，高級工程師，長期從事電力企業(yè)管理工作。