張學勝　劉為民

該文分析了濟三電力CFB鍋爐原一次風機調速方式存在的問題,介紹了高壓變頻器在#1鍋爐一次風機上的應用改造情況,并分析其改造成功后的優(yōu)缺點,基本上變頻裝置和一次風機均能可靠運行,變頻改造后的一次風機能夠滿足CFB鍋爐正常運行時風量、風壓的要求,將其推廣應用在#2鍋爐一次風機的應用提供了有益啟示。

CFB鍋爐;一次風機;高壓變頻技術

2.改造原因

一次風機原調節(jié)方式采用的是傳統(tǒng)做法,即風機以定速方式運行,通過風機進口擋板來調節(jié)風量和風壓,節(jié)流損失現(xiàn)象非常突出,造成能耗增加。為此,經多次組織到同型CFB兄弟電廠就一次風機變頻改造的相關問題進行了實地考察,為一次風機變頻改造的可行性分析取得了第一手資料。

根據(jù)流體力學原理,風機軸功率P、風量Q、風壓H與轉速N的關系為:風量和電機的轉速是成正比關系的,風壓與轉速的平方成正比,而所需的軸功率與轉速的立方成正比關系。比如:當需要80%的額定風量時,通過調節(jié)電機的轉速至額定轉速的80%,調節(jié)頻率到40赫茲即可,這時所需功率將為原來的51.2%,如下圖所示,從風機的運行曲線圖來分析采用變頻調速后的節(jié)能效果:

當所需風量從Q1減小到Q2時,如果采用調節(jié)門的辦法,管網(wǎng)阻力將會增加,管網(wǎng)特性曲線上移,系統(tǒng)的運行工況點從A點變到新的運行工況點B點運行,所需軸功率P2與面積H2Q2成正比;如果采用調速控制方式,風機轉速由n1下降到n2,其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變,但風機的特性曲線將下移,因此其運行工況點由A點移至C點。此時所需軸功率P3與面積HBQ2成正比,軸功率下降了很多。對于上述分析,我廠決定首先對#1爐一次風機(共兩臺)進行變頻器改造。

3.改造過程

一次風機的設計型式:單吸、雙支撐、離心式;風量:141337 Nm3/h全壓:24.7kPa;軸功率:1209kW;轉速:1486r/min。采用的變頻裝置與電動機的連接方式采用了"自動旁路一拖一"的方式,使其具備變頻方式與工頻方式互相平穩(wěn)(無沖擊)自動切換的功能,亦即一旦變頻裝置出現(xiàn)嚴重故障時,應能馬上斷開進、出線開關,將變頻裝置隔離,并自動平穩(wěn)地將電動機切換至工頻方式維持其正常運行;反之,變頻裝置故障處理好或檢修完畢后,亦能通過控制指令將電動機從工頻運行狀態(tài)瞬間平穩(wěn)地自動切換至變頻運行狀態(tài)。在2010年6月份#1機組年度小修期間,按照上述改造方案對#1爐兩臺一次風機完成了高壓變頻改造工作。一次風機變頻改造后,#1爐一次總風量、一次風機出口風壓與工頻運行時,兩者相差為0.2%左右,變化不大,能夠滿足CFB鍋爐安全運行的要求,且一次風機在進行"變頻轉工頻"、"工頻轉變頻"切換時,一次風量由21萬m3/h最低下降至15萬m3/h,但由于時間只有50秒以內,對爐內的床料流化影響不大,爐膛負壓最低只下降至1506Pa,遠遠未達到爐MFT動作值2.3kPa,并不影響鍋爐的安全運行。

即使不考慮其他經濟效益,僅以節(jié)電一項計算,就可在1.6年內收回投資成本。

缺點。高壓變頻調速裝置也會對鍋爐安全生產帶來負面影響,機組受變頻器故障引起機組負荷損失,一方面受變頻室溫度限制,必須要有良好的冷卻系統(tǒng),包括水冷和空冷都必須保證質量性能可靠;另一方面受變頻室環(huán)境衛(wèi)生的限制,變頻元件積灰誤動作,使其安全系數(shù)降低,這兩方面要進一步摸索研究。

總而言之,鍋爐一次風機變頻改造后已經處于安全、經濟、穩(wěn)定的運行狀態(tài)中,通過變頻器的精細調節(jié)與控制,可以平穩(wěn)地調整風機風量,并在運行中可任意調整鍋爐負荷,使鍋爐運行參數(shù)得到改善,提高了鍋爐效率和機組的自動化控制水平,而且在節(jié)能降耗方面亦具有很明顯的節(jié)能效果,值得大力推廣應用。

[1]岑可法等著.循環(huán)流化床鍋爐的理論、設計及運行.北京:中國電力出版社,1998

[2]劉德昌等著.循環(huán)流化床鍋爐運行和事故處理.北京:中國電力出版社,2006

[3]呂俊復,張建勝,岳光溪著.循環(huán)流化床鍋爐運行與檢修.北京:中國水利水電出版社,2010