二次風(fēng)機變頻器改造前后風(fēng)機電耗對比

1 鍋爐啟動時節(jié)能分析

機組啟動過程中的節(jié)能問題是一個需要長期研究的問題，具體采取的措施有：采用鍋爐低床料啟動、在保證鍋爐主燃料跳閘條件：總風(fēng)量大于25%(230 kNm /h)的情況下，盡量按照低限控制。以往多次鍋爐啟動時總風(fēng)量基本控制在450—500 kNm。/h左右，有時候會更高，風(fēng)量越大，會導(dǎo)致爐膛內(nèi)床料損失速度越快，床溫的溫升速度減慢，耗費更多的燃油進行助燃，延長了鍋爐的啟動時間。

所以，在鍋爐啟動時使用二次風(fēng)機變頻運行，能使鍋爐總風(fēng)量得到精確調(diào)整，并且二次風(fēng)機電耗能明顯下降，在以后的鍋爐啟動過程中，可以逐步摸索，找出鍋爐啟動過程中一個最節(jié)能及安全的總風(fēng)量控制，優(yōu)化鍋爐的啟動過程。

2 鍋爐正常運行時廠用電率對比

通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以2#爐為例，分析了兩臺二次風(fēng)機運行電流對比，單臺二次風(fēng)機電機額定功率為2 240 kW，額定電流為257 A，兩臺二次風(fēng)機額定電流之和為514 A，統(tǒng)計了2樣爐各個典型運行工況下的兩臺二次風(fēng)機在變頻改造前后運行電流之和，通過數(shù)據(jù)對比能發(fā)現(xiàn)明顯的節(jié)電效果。

二次風(fēng)機電動機參數(shù)：型號：YFKK一630—4W，額定功率：2 240 kW，額定電壓：6 kV，額定電流：257 A，額定頻率：5O Hz。此次改造對二次風(fēng)機電機進行了變頻改造，每臺二次風(fēng)機電機新增1臺高壓變頻器，選用的是利德華福公司的HARSVERT—A06/270變頻器。冷卻方式采用空水冷。將變頻器接入到原有的風(fēng)機電機與高壓開關(guān)柜中。高壓變頻器由北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)，高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)由變壓器柜、功率柜、控制柜等三部分，以及工變頻切換高壓開關(guān)柜組成 J。在正常情況下，每臺變頻器拖動單臺風(fēng)機電機運行。QF1和QF3實現(xiàn)機械互鎖，防止誤操作。

6 kV電源經(jīng)變頻器輸入開關(guān)QF1到高壓變頻器，變頻裝置輸出經(jīng)出線開關(guān)QF2送至電動機，風(fēng)機變頻運行時，通過控制電動機轉(zhuǎn)速改變二次風(fēng)機風(fēng)量實現(xiàn)爐膛負壓的控制調(diào)節(jié)。當(dāng)機組運行過程中變頻運行回路(變頻器、QF1、QF2)發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動聯(lián)跳QF2開關(guān)、QF1開關(guān)、變頻器，自動切換至QF3合閘啟動二次風(fēng)機工頻運行，恢復(fù)風(fēng)機人口擋板開度調(diào)節(jié)方式運行 。

改造前，我公司兩臺300 MW CFB鍋爐在運行中升降負荷時，二次風(fēng)機根據(jù)氧量進行工況調(diào)整，二次風(fēng)機的運行工況調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)風(fēng)機入口擋板開度來實現(xiàn)，雖然二次風(fēng)機已經(jīng)采用了高效離心風(fēng)機，但實際運行效率并不高，主要有以下幾個原因：

(1)由于云南電網(wǎng)每天的電量峰谷值非常明顯，差距很大，所以我公司兩臺300 MW CFB鍋爐運行中經(jīng)常會出現(xiàn)深度調(diào)峰運行的工況，鍋爐負荷在50% ～100%的額定負荷之間升降調(diào)節(jié)，燃燒工況變化大。鍋爐送風(fēng)量變化很大，而二次風(fēng)機的運行工況調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)風(fēng)機入口擋板開度來實現(xiàn)，這樣會導(dǎo)致節(jié)流損失嚴重。

(2)在鍋爐風(fēng)機變頻器改造之前，公司制定的節(jié)能措施是，當(dāng)機組負荷降低至200 MW時，可根據(jù)機組運行情況停運一臺二次風(fēng)機，升負荷時再啟動二次風(fēng)機運行。異步電動機在啟動時啟動電流一般能達到電機額定電流的5～8倍，二次風(fēng)機電機頻繁啟停，對電機和廠用電系統(tǒng)形成很大沖擊。同時，強大的沖擊轉(zhuǎn)矩對電機和風(fēng)機的使用壽命會產(chǎn)生很大的影響。

300 MW CFB鍋爐為亞臨界、中間再熱、自然循環(huán)、單鍋筒、平衡通風(fēng)鍋爐，爐膛下部采用雙褲衩型結(jié)構(gòu) j。鍋爐總共配備了13臺6 kV的大型風(fēng)機：2臺一次風(fēng)機、2臺二次風(fēng)機、2臺石灰石風(fēng)機、5臺高壓流化風(fēng)機(三運兩備)和2臺引風(fēng)機。一次風(fēng)機主要提供鍋爐褲衩兩側(cè)爐內(nèi)物料的流化風(fēng)、密相區(qū)燃燒所需空氣，二次風(fēng)機主要提供爐膛內(nèi)煤燃燒所需要的空氣，石灰石風(fēng)機主要提供石灰石粉進入爐膛所需要的輸送風(fēng)，高壓流化風(fēng)機主要提供鍋爐回料閥、外置式換熱器的流化風(fēng)。引風(fēng)機則是將經(jīng)過尾部煙道換熱和電除塵凈化過的煙氣抽出，通過煙囪排向大氣。

變頻調(diào)速器從電網(wǎng)接收到50 Hz的交流電后，經(jīng)整流、濾波將其轉(zhuǎn)換成直流電，再將直流逆變成頻率和電壓可調(diào)的交流電，最后輸出到交流電動機，以實現(xiàn)交流電機的變速運行。電機采用變頻調(diào)速控制，能使電動機的功率因素由8l%左右提高到95%以上，使電動機的效率得到提高，這就是變頻調(diào)速方式運行可以大幅度節(jié)電的原因 。

由于鍋爐二次風(fēng)機在低負荷是通過調(diào)節(jié)人口擋板來進行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致大量的節(jié)流損失。而進行變頻改造后，變頻器是在不改變電機原有性能的前提下，根據(jù)機組負荷的變化來改變電機的供電頻率和電壓，全開風(fēng)機入口擋板，通過改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量，使風(fēng)機擋板內(nèi)外風(fēng)壓基本一致，降低了原來風(fēng)機定速運行的節(jié)流損耗和高速風(fēng)壓損耗，達到節(jié)能的目的。

云南大唐紅河發(fā)電公司現(xiàn)有兩臺300 MW循環(huán)流化床(CFB)鍋爐，分別于2006年6月和8月相繼投產(chǎn)。鍋爐側(cè)二次風(fēng)機設(shè)計余量偏大且為恒速運行風(fēng)機。機組在低負荷時，送風(fēng)量需求減少，風(fēng)機人口擋板開度很小，風(fēng)機效率低，電耗大。因此，將鍋爐二次風(fēng)機加裝高壓變頻裝置，提高風(fēng)機運行效率，就成了300 MW CFB鍋爐節(jié)能減排的首要選擇 。

由于鍋爐二次風(fēng)機變頻改造前在低負荷是通過調(diào)節(jié)人口擋板來進行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致大量的節(jié)流損失。而進行變頻改造后，變頻器是在不改變電機原有性能的前提下，根據(jù)機組負荷的變化來改變電機的供電頻率和電壓，全開風(fēng)機人口擋板，通過改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量，使風(fēng)機擋板內(nèi)外風(fēng)壓基本一致，降低了原來風(fēng)機定速運行的節(jié)流損耗和高速風(fēng)壓損耗，達到節(jié)能的目的。同時，降低了風(fēng)機的運行轉(zhuǎn)速，風(fēng)機運行噪音也大幅度降低，消除了因調(diào)節(jié)擋板控制風(fēng)量而造成的管網(wǎng)內(nèi)氣流紊亂、風(fēng)量調(diào)節(jié)不準確以及管網(wǎng)振動等缺陷，延長了風(fēng)機使用壽命；風(fēng)機運行時調(diào)節(jié)風(fēng)量平滑且精度高，有利鍋爐安全、經(jīng)濟運行；技術(shù)改造投資回收周期短，技改后可創(chuàng)造很好的經(jīng)濟效益；公司在節(jié)能降耗方面前進了一大步，大幅度地降低了廠用電率，取得了顯著的社會效果和經(jīng)濟收益 。

通過吐出側(cè)，向目標(biāo)物輸送冷空氣或熱空氣，從而達到空氣流通或加熱的目的。

（1）通過空氣預(yù)熱器向爐膛輸送燃燒所需的熱空氣。

（2）通過一次風(fēng)機和空氣預(yù)熱器向制粉系統(tǒng)提供干燥和輸送煤粉所需的熱空氣。

（3） 送風(fēng)機輸送的風(fēng)是由空氣預(yù)熱器出口的加熱的熱風(fēng)是二次輸送至爐膛的所以也稱二次風(fēng)機。2100433B

鍋爐燃燒流程：在爐膛的前、后墻的拱上均勻布置了46 個旋風(fēng)分離燃燒器，一次風(fēng)機將經(jīng)過空氣預(yù)熱器的熱一次風(fēng)送入磨煤機，熱一次風(fēng)攜帶雙進雙出磨煤機研磨好的煤粉、空氣混合物沿著煤粉管道輸送到燃燒器。二次風(fēng)機將通過空氣預(yù)熱器的二次風(fēng)送入爐膛前、后墻二次風(fēng)出口。從前、后墻拱上燃燒器噴射的煤粉氣流在下爐膛燃燒后火焰向上折，形成所謂的“W”型火焰。燃燒形成的煙氣隨著火焰往上經(jīng)過上部爐膛，上爐膛內(nèi)布置了屏式過熱器，它既吸收爐膛中火焰的輻射熱,又以對流方式吸收流過它的煙氣的熱量；接著煙氣流過鍋爐的水平煙道，水平煙道布置了高溫過熱器和高溫再熱器，它們主要以對流傳熱方式吸收流過它的煙氣的熱量；然后煙氣轉(zhuǎn)彎向下流動，在這里煙氣通過擋板被分為兩股平行的對流受熱煙道，這個區(qū)域稱為熱回收區(qū)。前、后兩個煙道內(nèi)分別布置了低溫過熱器、低溫再熱器，通過調(diào)節(jié)這兩個煙道內(nèi)的擋板開度來調(diào)整流入兩個煙道的煙氣流量從而達到控制再熱汽溫的目的。

在過熱系統(tǒng)中，來自汽包的飽和蒸汽流經(jīng)頂棚過熱器、包墻過熱器、低溫過熱器、可疏水式屏式過熱器及末級過熱器達到符合設(shè)計要求的過熱蒸汽出口溫度。為了消除熱偏差通常會在屏式過熱器與高溫末級過熱器之間設(shè)置聯(lián)箱進行蒸汽一次交叉混合。在屏式過熱器入口和末級過熱器入口蒸汽管道上，分別設(shè)置兩級噴水減溫器以控制過熱蒸汽溫度。末級過熱器出口主蒸汽由集箱一端引出。

過熱系統(tǒng)蒸汽流圖如圖1所示：

在過熱系統(tǒng)中，除了兩級噴水減溫器外，過熱系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)可以歸為單相受熱管來處理，它們的特點是工質(zhì)在受熱過程中不會發(fā)生相變。在鍋爐運行過程中，過熱器內(nèi)的工質(zhì)溫度、壓力、比焓和密度等熱力參數(shù)均隨時間和空間的變化而變化，是典型的分布參數(shù)環(huán)節(jié)。