智控變頻調(diào)速技術(shù)在堿廠鍋爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行中的應(yīng)用

(連云港堿業(yè)有限公司，江蘇 連云港 222042)

經(jīng) 驗(yàn) 交 流

智控變頻調(diào)速技術(shù)在堿廠鍋爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行中的應(yīng)用

張子凱

(連云港堿業(yè)有限公司，江蘇 連云港 222042)

針對(duì)堿廠鍋爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)的控制方式調(diào)節(jié)風(fēng)量，不能跟隨系統(tǒng)負(fù)荷的需求變化做自動(dòng)調(diào)節(jié)，通過(guò)智控變頻調(diào)速技術(shù)的運(yùn)用，改變了以往工頻運(yùn)行的方式，實(shí)現(xiàn)“跟隨負(fù)荷同步、功率按需輸出”的最佳節(jié)能效果。

鍋爐風(fēng)機(jī);變頻調(diào)速;負(fù)荷同步;節(jié)能

1 鍋爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)狀解析

1.1 系統(tǒng)概述

連云港堿業(yè)有限公司熱電站配備4套鍋爐設(shè)備，1#～3#鍋爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)配置相同，每套鍋爐配備2條煤粉生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線配備1臺(tái)0.4 kV/160 kW排粉風(fēng)機(jī)，使用方式為常用；2臺(tái)6 kV/250 kW引風(fēng)機(jī)，使用方式為常用；1臺(tái)6 kV/315 kW鼓風(fēng)機(jī)，使用方式為常用。4#鍋爐鼓風(fēng)機(jī)配置有差異，配置為1臺(tái)6 kV/400 kW風(fēng)機(jī)，使用方式為常用。1#和2#鍋爐配備1臺(tái)6 kV/900 kW增壓引風(fēng)機(jī)，3#和4#鍋爐同樣配備1臺(tái)6 kV/900 kW增壓引風(fēng)機(jī)，使用方式均為常用。

1.2 系統(tǒng)運(yùn)行分析

鍋爐必須時(shí)時(shí)維持爐膛負(fù)壓在一定安全范圍內(nèi)，而在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，爐膛負(fù)壓隨生產(chǎn)量、工況和環(huán)境的變化而變化，而鍋爐送/引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)不能根據(jù)負(fù)荷的變化做自動(dòng)調(diào)節(jié)跟隨，即鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)一直工頻運(yùn)行，導(dǎo)致?tīng)t膛負(fù)壓處于波動(dòng)狀態(tài)，不利于鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且造成了系統(tǒng)的能源浪費(fèi)。

風(fēng)機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的控制是根據(jù)生產(chǎn)和工藝需要，調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)平衡供風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓。這種操作方式使很大一部分電能浪費(fèi)在克服閥阻力做無(wú)用功上，而且操作方式復(fù)雜，響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，需人工調(diào)節(jié)或主控臺(tái)值班人員監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)電動(dòng)閥，增加了工人勞動(dòng)量。同時(shí)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)，電氣和管道系統(tǒng)機(jī)械磨損嚴(yán)重，增加維修費(fèi)用，降低使用壽命。

電機(jī)采用直啟方式，直接啟動(dòng)電流沖擊非常大，是額定電流5～6倍的啟動(dòng)電流，可能造成電網(wǎng)電壓跌落，欠壓保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致設(shè)備跳閘，使電機(jī)啟動(dòng)失敗并影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行；過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)使電機(jī)迅速發(fā)熱，加速其絕緣老化，影響電機(jī)使用壽命。

1.3 系統(tǒng)分析結(jié)論

結(jié)合上述分析，連云港堿業(yè)有限公司鍋爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)均以工頻方式運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)是根據(jù)用風(fēng)的需求采用風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)的控制方式，不能跟隨系統(tǒng)負(fù)荷的需求變化做自動(dòng)調(diào)節(jié)。從節(jié)能改造和系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化兩方面考慮，都有改造的必要。

2 改造方案

2.1 設(shè)備選型和設(shè)計(jì)

從系統(tǒng)的整體性和控制的系統(tǒng)性出發(fā)，對(duì)設(shè)備的安全、工藝的保障、系統(tǒng)的平衡、負(fù)荷的跟隨等方面綜合考慮，實(shí)現(xiàn)“跟隨負(fù)荷同步、功率按需輸出”的設(shè)計(jì)思想，提高系統(tǒng)自動(dòng)化控制程度，并實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)能。

鍋爐鼓/引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是確保燃料充分燃燒，維持爐膛負(fù)壓穩(wěn)定，保證鍋爐系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要?jiǎng)恿υO(shè)備。由于鍋爐消耗的煤粉量、轉(zhuǎn)爐煤氣和高爐煤氣量是變化的，燃料燃燒所需的氧氣量也是相應(yīng)變化的，爐膛負(fù)壓也會(huì)隨著波動(dòng)。

1)依據(jù)“跟隨負(fù)荷同步”理論，實(shí)時(shí)采集鍋爐內(nèi)過(guò)剩氧含量信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，滿(mǎn)足煤氣燃燒所需要的氧量。

2)由于鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)量的變化相應(yīng)引起爐膛負(fù)壓的變化，通過(guò)采集爐膛負(fù)壓信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，使?fàn)t膛負(fù)壓始終維持在工藝標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3)最終實(shí)現(xiàn)引風(fēng)量跟隨鼓風(fēng)量作自動(dòng)變化，滿(mǎn)足鍋爐系統(tǒng)生產(chǎn)安全及轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣的充分燃燒，實(shí)現(xiàn)了鍋爐鼓引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的能效管理，達(dá)到了系統(tǒng)整體節(jié)能的效果。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況，為連云港堿業(yè)有限公司設(shè)計(jì)安裝的節(jié)能裝置如表1。

表1 鍋爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能裝置

2.2 控制技術(shù)解析

1) 基本控制原理

實(shí)時(shí)采集鍋爐氧含量、爐膛負(fù)壓，風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓力等參數(shù)，經(jīng)A/D變換后送到智能控制器，經(jīng)PID運(yùn)算和模糊控制，計(jì)算出實(shí)際需求風(fēng)量和風(fēng)壓，智能調(diào)控鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的流量、壓力，使拖動(dòng)電機(jī)的輸出功率始終與系統(tǒng)的負(fù)荷變化相匹配，達(dá)到節(jié)電的目的。

2)同步跟隨技術(shù)

鍋爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是典型的負(fù)載可變系統(tǒng)，它受發(fā)電量、系統(tǒng)工況和環(huán)境變化的直接影響，這就導(dǎo)致了系統(tǒng)的負(fù)載特性曲線不斷變化。智控節(jié)能系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)跟蹤負(fù)載的變化智能控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使拖動(dòng)電機(jī)的輸出功率跟隨負(fù)荷的變化同步輸出，實(shí)現(xiàn)“跟隨負(fù)荷同步、功率按需輸出”，從而達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

圖1 運(yùn)行曲線分析圖

3)同頻控制技術(shù)

當(dāng)系統(tǒng)有多臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，智能控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)同頻節(jié)能運(yùn)行，使壓力均衡輸出，消除不同頻率運(yùn)行產(chǎn)生的壓力損失和出口壓力不同造成的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的相互損耗。利用同頻控制技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造的節(jié)電效果是最佳的。

3 節(jié)電量分析

表2 節(jié)電量計(jì)算

電費(fèi)單價(jià)按0.70元/kW·h。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)改造，鍋爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改變了以往工頻運(yùn)行的方式，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)了“跟隨負(fù)荷同步、功率按需輸出”的最佳節(jié)能效果；提高了電機(jī)的功率因數(shù)，消除了諧波對(duì)電網(wǎng)的污染；降低了設(shè)備的噪音、震動(dòng)等現(xiàn)象，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。節(jié)電率可以達(dá)到20%～25%，年節(jié)約電量約492.81萬(wàn)kW·h，折合標(biāo)準(zhǔn)煤1 514 t，年節(jié)約電費(fèi)約345萬(wàn)元。從節(jié)能降耗和系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化兩方面都取得了明顯的效果，可謂一舉多得。

[1] 張燕賓.變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002

[2] 姜連剛，王寶安.300MW機(jī)組鍋爐引風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造[J].吉林電力，2010(3):46-47

TM621.2;TM921.51

B

1005-8370(2017)06-33-03

2017-07-27

張子凱(1976—)，大學(xué)，現(xiàn)任連云港堿業(yè)有限公司機(jī)動(dòng)處電氣主管工程師。