二次風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)改造的必要

改造前，我公司兩臺(tái)300 MW CFB鍋爐在運(yùn)行中升降負(fù)荷時(shí)，二次風(fēng)機(jī)根據(jù)氧量進(jìn)行工況調(diào)整，二次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，雖然二次風(fēng)機(jī)已經(jīng)采用了高效離心風(fēng)機(jī)，但實(shí)際運(yùn)行效率并不高，主要有以下幾個(gè)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(tái)300 MW CFB鍋爐運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)深度調(diào)峰運(yùn)行的工況，鍋爐負(fù)荷在50% ～100%的額定負(fù)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(jī)的運(yùn)行工況調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣會(huì)導(dǎo)致節(jié)流損失嚴(yán)重。

(2)在鍋爐風(fēng)機(jī)變頻器改造之前，公司制定的節(jié)能措施是，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降低至200 MW時(shí)，可根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況停運(yùn)一臺(tái)二次風(fēng)機(jī)，升負(fù)荷時(shí)再啟動(dòng)二次風(fēng)機(jī)運(yùn)行。異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流一般能達(dá)到電機(jī)額定電流的5～8倍，二次風(fēng)機(jī)電機(jī)頻繁啟停，對(duì)電機(jī)和廠用電系統(tǒng)形成很大沖擊。同時(shí)，強(qiáng)大的沖擊轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命會(huì)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(tái)6 kV的大型風(fēng)機(jī)：2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、2臺(tái)二次風(fēng)機(jī)、2臺(tái)石灰石風(fēng)機(jī)、5臺(tái)高壓流化風(fēng)機(jī)(三運(yùn)兩備)和2臺(tái)引風(fēng)機(jī)。一次風(fēng)機(jī)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(jī)主要提供爐膛內(nèi)煤燃燒所需要的空氣，石灰石風(fēng)機(jī)主要提供石灰石粉進(jìn)入爐膛所需要的輸送風(fēng)，高壓流化風(fēng)機(jī)主要提供鍋爐回料閥、外置式換熱器的流化風(fēng)。引風(fēng)機(jī)則是將經(jīng)過(guò)尾部煙道換熱和電除塵凈化過(guò)的煙氣抽出，通過(guò)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(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的變速運(yùn)行。電機(jī)采用變頻調(diào)速控制，能使電動(dòng)機(jī)的功率因素由8l%左右提高到95%以上，使電動(dòng)機(jī)的效率得到提高，這就是變頻調(diào)速方式運(yùn)行可以大幅度節(jié)電的原因 。

由于鍋爐二次風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷是通過(guò)調(diào)節(jié)人口擋板來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致大量的節(jié)流損失。而進(jìn)行變頻改造后，變頻器是在不改變電機(jī)原有性能的前提下，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的變化來(lái)改變電機(jī)的供電頻率和電壓，全開(kāi)風(fēng)機(jī)入口擋板，通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，使風(fēng)機(jī)擋板內(nèi)外風(fēng)壓基本一致，降低了原來(lái)風(fēng)機(jī)定速運(yùn)行的節(jié)流損耗和高速風(fēng)壓損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

云南大唐紅河發(fā)電公司現(xiàn)有兩臺(tái)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(jī)設(shè)計(jì)余量偏大且為恒速運(yùn)行風(fēng)機(jī)。機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)，送風(fēng)量需求減少，風(fēng)機(jī)人口擋板開(kāi)度很小，風(fēng)機(jī)效率低，電耗大。因此，將鍋爐二次風(fēng)機(jī)加裝高壓變頻裝置，提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，就成了300 MW CFB鍋爐節(jié)能減排的首要選擇 。

二次風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)參數(shù)：型號(hào)：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(duì)二次風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行了變頻改造，每臺(tái)二次風(fēng)機(jī)電機(jī)新增1臺(tái)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(jī)電機(jī)與高壓開(kāi)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(kāi)關(guān)柜組成 J。在正常情況下，每臺(tái)變頻器拖動(dòng)單臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行。QF1和QF3實(shí)現(xiàn)機(jī)械互鎖，防止誤操作。

6 kV電源經(jīng)變頻器輸入開(kāi)關(guān)QF1到高壓變頻器，變頻裝置輸出經(jīng)出線開(kāi)關(guān)QF2送至電動(dòng)機(jī)，風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變二次風(fēng)機(jī)風(fēng)量實(shí)現(xiàn)爐膛負(fù)壓的控制調(diào)節(jié)。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中變頻運(yùn)行回路(變頻器、QF1、QF2)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)聯(lián)跳QF2開(kāi)關(guān)、QF1開(kāi)關(guān)、變頻器，自動(dòng)切換至QF3合閘啟動(dòng)二次風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行，恢復(fù)風(fēng)機(jī)人口擋板開(kāi)度調(diào)節(jié)方式運(yùn)行 。

1 鍋爐啟動(dòng)時(shí)節(jié)能分析

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中的節(jié)能問(wèn)題是一個(gè)需要長(zhǎng)期研究的問(wèn)題，具體采取的措施有：采用鍋爐低床料啟動(dòng)、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(dòng)時(shí)總風(fēng)量基本控制在450—500 kNm。/h左右，有時(shí)候會(huì)更高，風(fēng)量越大，會(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛內(nèi)床料損失速度越快，床溫的溫升速度減慢，耗費(fèi)更多的燃油進(jìn)行助燃，延長(zhǎng)了鍋爐的啟動(dòng)時(shí)間。

所以，在鍋爐啟動(dòng)時(shí)使用二次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，能使鍋爐總風(fēng)量得到精確調(diào)整，并且二次風(fēng)機(jī)電耗能明顯下降，在以后的鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，可以逐步摸索，找出鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中一個(gè)最節(jié)能及安全的總風(fēng)量控制，優(yōu)化鍋爐的啟動(dòng)過(guò)程。

2 鍋爐正常運(yùn)行時(shí)廠用電率對(duì)比

通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以2#爐為例，分析了兩臺(tái)二次風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流對(duì)比，單臺(tái)二次風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率為2 240 kW，額定電流為257 A，兩臺(tái)二次風(fēng)機(jī)額定電流之和為514 A，統(tǒng)計(jì)了2樣爐各個(gè)典型運(yùn)行工況下的兩臺(tái)二次風(fēng)機(jī)在變頻改造前后運(yùn)行電流之和，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比能發(fā)現(xiàn)明顯的節(jié)電效果。

由于鍋爐二次風(fēng)機(jī)變頻改造前在低負(fù)荷是通過(guò)調(diào)節(jié)人口擋板來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致大量的節(jié)流損失。而進(jìn)行變頻改造后，變頻器是在不改變電機(jī)原有性能的前提下，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的變化來(lái)改變電機(jī)的供電頻率和電壓，全開(kāi)風(fēng)機(jī)人口擋板，通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，使風(fēng)機(jī)擋板內(nèi)外風(fēng)壓基本一致，降低了原來(lái)風(fēng)機(jī)定速運(yùn)行的節(jié)流損耗和高速風(fēng)壓損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)，降低了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)運(yùn)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(zhǔn)確以及管網(wǎng)振動(dòng)等缺陷，延長(zhǎng)了風(fēng)機(jī)使用壽命；風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量平滑且精度高，有利鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(jì)效益；公司在節(jié)能降耗方面前進(jìn)了一大步，大幅度地降低了廠用電率，取得了顯著的社會(huì)效果和經(jīng)濟(jì)收益 。

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

（1）通過(guò)空氣預(yù)熱器向爐膛輸送燃燒所需的熱空氣。

（2）通過(guò)一次風(fēng)機(jī)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(jī)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(chēng)二次風(fēng)機(jī)。2100433B

鍋爐燃燒流程：在爐膛的前、后墻的拱上均勻布置了46 個(gè)旋風(fēng)分離燃燒器，一次風(fēng)機(jī)將經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器的熱一次風(fēng)送入磨煤機(jī)，熱一次風(fēng)攜帶雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)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(jī)將通過(guò)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?tīng)t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(guò)上部爐膛，上爐膛內(nèi)布置了屏式過(guò)熱器，它既吸收爐膛中火焰的輻射熱,又以對(duì)流方式吸收流過(guò)它的煙氣的熱量；接著煙氣流過(guò)鍋爐的水平煙道，水平煙道布置了高溫過(guò)熱器和高溫再熱器，它們主要以對(duì)流傳熱方式吸收流過(guò)它的煙氣的熱量；然后煙氣轉(zhuǎn)彎向下流動(dòng)，在這里煙氣通過(guò)擋板被分為兩股平行的對(duì)流受熱煙道，這個(gè)區(qū)域稱(chēng)為熱回收區(qū)。前、后兩個(gè)煙道內(nèi)分別布置了低溫過(guò)熱器、低溫再熱器，通過(guò)調(diào)節(jié)這兩個(gè)煙道內(nèi)的擋板開(kāi)度來(lái)調(diào)整流入兩個(gè)煙道的煙氣流量從而達(dá)到控制再熱汽溫的目的。

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

過(guò)熱系統(tǒng)蒸汽流圖如圖1所示：

在過(guò)熱系統(tǒng)中，除了兩級(jí)噴水減溫器外，過(guò)熱系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)可以歸為單相受熱管來(lái)處理，它們的特點(diǎn)是工質(zhì)在受熱過(guò)程中不會(huì)發(fā)生相變。在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，過(guò)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(shí)間和空間的變化而變化，是典型的分布參數(shù)環(huán)節(jié)。