基于變頻技術(shù)下的電廠鍋爐節(jié)能改造途徑

林文宗

廣東諾誠房地產(chǎn)土地評(píng)估工程咨詢經(jīng)濟(jì)鑒證有限公司 廣東江門 529000

1 變頻技術(shù)概述

變頻技術(shù)是一種把直流電逆變成不同頻率的交流電的轉(zhuǎn)換技術(shù)。它可把交流電變成直流電后再逆變成不同頻率的交流電，或是把直流電變成交流電后再把交流電變成直流電。總之這一切都只有頻率的變化，而沒有電能的變化。隨著科學(xué)的發(fā)展，變頻器的使用也越來越廣泛，不管是工業(yè)設(shè)備上還是家用電器上都會(huì)使用到變頻器，可以說，只要有三相異步電動(dòng)機(jī)的地方，就有變頻器的存在，要熟練地使用變頻器，還必須掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的特性，因?yàn)樽冾l器與三相異步電動(dòng)機(jī)有著密切的聯(lián)系。

2 電廠鍋爐節(jié)能改造的現(xiàn)狀

鍋爐是電廠的基礎(chǔ)設(shè)備，它通過燃燒煤等資源來產(chǎn)生能量，在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的硫化物和二氧化碳等。而且當(dāng)前很多電廠鍋爐的運(yùn)行效率并不高，存在較為嚴(yán)重的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。所以，為了降低鍋爐的能源消耗，電廠開始對(duì)鍋爐進(jìn)行節(jié)能改造。當(dāng)前對(duì)鍋爐的節(jié)能改造措施有增加助燃劑和分層燃燒，這樣可以讓燃燒更加充分，減少資源的浪費(fèi)，同時(shí)還能夠減少污染物的排放[1]。

3 基于變頻技術(shù)下的電廠鍋爐節(jié)能改造案例探討

3.1 案例概況

某熱電有限公司2X 330MW空冷供熱機(jī)組引風(fēng)機(jī)型號(hào)為YA15248-2F，結(jié)構(gòu)型式為靜葉可調(diào)軸流式，由成都電力機(jī)械廠生產(chǎn)提供，額定功率為2600kw，額定電壓為6000V，額定電流為292A，工作狀態(tài)下引風(fēng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為980r/min，機(jī)組按照2臺(tái)/爐標(biāo)準(zhǔn)配備，風(fēng)量為114866lm3/h，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓為6625Pa，進(jìn)口煙溫為130.0℃。針對(duì)引風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中存在的能耗高問題，擬通過引入高壓變頻器的方式對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造。

3.2 變頻技術(shù)改造方案

3.2.1 原系統(tǒng)運(yùn)行

根據(jù)企業(yè)提出的控制要求，擬采用以下的控制方案，基本系統(tǒng)圖如圖1所示。的參數(shù)（電流、頻率或轉(zhuǎn)速）。

（3）為提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，增加一個(gè)雙擲刀開關(guān)，實(shí)現(xiàn)工頻控制回路和變頻控制回路的切換，當(dāng)變頻系統(tǒng)有突發(fā)問題或是需要停機(jī)維護(hù)時(shí)，就可暫時(shí)切換到工頻控制，確保不影響正常生產(chǎn)。

3.2.2 改造策略

為了不影響引風(fēng)機(jī)的正常啟動(dòng)與停止功能，變頻改造并未將高壓變頻器作為單獨(dú)設(shè)備驅(qū)動(dòng)級(jí)，而是將啟停邏輯集成至引風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)級(jí)邏輯回路中，對(duì)相應(yīng)步驟的允許條件進(jìn)行調(diào)整。具體策略有以下兩個(gè)方面：

（1）對(duì)引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)邏輯的修改。原引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)邏輯步序不做調(diào)整，在高壓變頻改造下于第二步中修改啟動(dòng)指令為“引風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)后先關(guān)閉6kV斷路器QF，若引風(fēng)機(jī)變頻器處于遠(yuǎn)方控制狀態(tài)，變頻器處于變頻狀態(tài)，且變頻器準(zhǔn)備啟動(dòng)信號(hào)返回”，則在3.0s延時(shí)后發(fā)出變頻器啟動(dòng)指令。此時(shí)，引風(fēng)機(jī)斷路器QF的閉合與高壓變頻器的啟動(dòng)間預(yù)留有3.0s的時(shí)間間隔。

（2）對(duì)引風(fēng)機(jī)停止邏輯的修改。原引風(fēng)機(jī)停止邏輯步序不做調(diào)整，在高壓變頻改造下修改允許第二步指令為“引風(fēng)機(jī)停止后首先停止高壓變頻器，斷路器QF延時(shí)2.0s后斷開”。

3.3 節(jié)能改造效果

本工程中針對(duì)#2爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻配套改造，改造后#2爐引風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)穩(wěn)定，有非常顯著的節(jié)能效果。將經(jīng)過變頻配套改造的#2爐引風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況與未經(jīng)變頻配套改造的#3爐引風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表1所示。結(jié)合表1可見：通過對(duì)#2爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻配套改造的方式，引風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行過程中的機(jī)組負(fù)荷維持在恒定狀態(tài)下，調(diào)節(jié)擋板開度顯著提升，可達(dá)到100刀%的理想狀態(tài)，且引風(fēng)機(jī)電機(jī)電流有所下降，在電機(jī)電壓維持恒定的條件下，電機(jī)功率顯著降低，對(duì)引風(fēng)機(jī)節(jié)電有重要意義[3]。

圖1 基本系統(tǒng)圖

表1 #2爐引風(fēng)機(jī)、#3爐引風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)對(duì)比表

（1）在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，給每個(gè)電機(jī)增加一臺(tái)變頻器（選用大于現(xiàn)有電機(jī)額定功率一級(jí)的變頻器控制現(xiàn)有額定功率的電動(dòng)機(jī)，在一定程度上滿足了將來工況擴(kuò)展要求），通過變頻器來控制電機(jī)的起停和調(diào)速。為有效抑制變頻器對(duì)電網(wǎng)的干擾，在變頻器上端加裝輸入電抗器；為抑制諧波對(duì)電機(jī)的影響，保障了低頻運(yùn)行時(shí)電機(jī)溫度噪音不超過允許范圍，在變頻器下端加裝輸出電抗器[2]。

（2）每個(gè)變頻器配套一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制柜和一個(gè)遠(yuǎn)程控制柜，使現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程都能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，在遠(yuǎn)程操作柜裝一個(gè)數(shù)顯表顯示變頻器

總之高壓變頻調(diào)速控制作為一種全新的調(diào)速方法，近年來在大型熱電廠主設(shè)備技術(shù)改造中廣泛應(yīng)用。某熱電有限公司2X330MW空冷供熱機(jī)組引風(fēng)機(jī)通過引入高壓變頻器進(jìn)行節(jié)能改造的方式，顯著提高了引風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性以及操作簡(jiǎn)便性，并且具有降低引風(fēng)機(jī)電機(jī)功率，發(fā)揮節(jié)電效益的目的，值得大力推廣。