一次風機高壓變頻改造

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

一次風機原調節方式采用的是傳統做法,即風機以定速方式運行,通過風機進口擋板來調節風量和風壓,節流損失現象非常突出,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,通過調節電機的轉速至額定轉速的80%,調節頻率到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能效果:

當所需風量從Q1減小到Q2時,如果采用調節門的辦法,管網阻力將會增加,管網特性曲線上移,系統的運行工況點從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,其管網特性并不發生改變,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(無沖擊)自動切換的功能,亦即一旦變頻裝置出現嚴重故障時,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瞬間平穩地自動切換至變頻運行狀態。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,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境衛生的限制,變頻元件積灰誤動作,使其安全系數降低,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、穩定的運行狀態中,通過變頻器的精細調節與控制,可以平穩地調整風機風量,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,而且在節能降耗方面亦具有很明顯的節能效果,值得大力推廣應用。

[1]岑可法等著.循環流化床鍋爐的理論、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.循環流化床鍋爐運行與檢修.北京:中國水利水電出版社,2010