一次風(fēng)機(jī)高壓變頻改造

張學(xué)勝　劉為民

該文分析了濟(jì)三電力CFB鍋爐原一次風(fēng)機(jī)調(diào)速方式存在的問(wèn)題,介紹了高壓變頻器在#1鍋爐一次風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用改造情況,并分析其改造成功后的優(yōu)缺點(diǎn),基本上變頻裝置和一次風(fēng)機(jī)均能可靠運(yùn)行,變頻改造后的一次風(fēng)機(jī)能夠滿(mǎn)足CFB鍋爐正常運(yùn)行時(shí)風(fēng)量、風(fēng)壓的要求,將其推廣應(yīng)用在#2鍋爐一次風(fēng)機(jī)的應(yīng)用提供了有益啟示。

CFB鍋爐;一次風(fēng)機(jī);高壓變頻技術(shù)

2.改造原因

一次風(fēng)機(jī)原調(diào)節(jié)方式采用的是傳統(tǒng)做法,即風(fēng)機(jī)以定速方式運(yùn)行,通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓,節(jié)流損失現(xiàn)象非常突出,造成能耗增加。為此,經(jīng)多次組織到同型CFB兄弟電廠就一次風(fēng)機(jī)變頻改造的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)地考察,為一次風(fēng)機(jī)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(xué)原理,風(fēng)機(jī)軸功率P、風(fēng)量Q、風(fēng)壓H與轉(zhuǎn)速N的關(guān)系為:風(fēng)量和電機(jī)的轉(zhuǎn)速是成正比關(guān)系的,風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比,而所需的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比關(guān)系。比如:當(dāng)需要80%的額定風(fēng)量時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的80%,調(diào)節(jié)頻率到40赫茲即可,這時(shí)所需功率將為原來(lái)的51.2%,如下圖所示,從風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線圖來(lái)分析采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果:

當(dāng)所需風(fēng)量從Q1減小到Q2時(shí),如果采用調(diào)節(jié)門(mén)的辦法,管網(wǎng)阻力將會(huì)增加,管網(wǎng)特性曲線上移,系統(tǒng)的運(yùn)行工況點(diǎn)從A點(diǎn)變到新的運(yùn)行工況點(diǎn)B點(diǎn)運(yùn)行,所需軸功率P2與面積H2Q2成正比;如果采用調(diào)速控制方式,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1下降到n2,其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變,但風(fēng)機(jī)的特性曲線將下移,因此其運(yùn)行工況點(diǎn)由A點(diǎn)移至C點(diǎn)。此時(shí)所需軸功率P3與面積HBQ2成正比,軸功率下降了很多。對(duì)于上述分析,我廠決定首先對(duì)#1爐一次風(fēng)機(jī)(共兩臺(tái))進(jìn)行變頻器改造。

3.改造過(guò)程

一次風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)型式:單吸、雙支撐、離心式;風(fēng)量:141337 Nm3/h全壓:24.7kPa;軸功率:1209kW;轉(zhuǎn)速:1486r/min。采用的變頻裝置與電動(dòng)機(jī)的連接方式采用了"自動(dòng)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(wú)沖擊)自動(dòng)切換的功能,亦即一旦變頻裝置出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí),應(yīng)能馬上斷開(kāi)進(jìn)、出線開(kāi)關(guān),將變頻裝置隔離,并自動(dòng)平穩(wěn)地將電動(dòng)機(jī)切換至工頻方式維持其正常運(yùn)行;反之,變頻裝置故障處理好或檢修完畢后,亦能通過(guò)控制指令將電動(dòng)機(jī)從工頻運(yùn)行狀態(tài)瞬間平穩(wěn)地自動(dòng)切換至變頻運(yùn)行狀態(tài)。在2010年6月份#1機(jī)組年度小修期間,按照上述改造方案對(duì)#1爐兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)完成了高壓變頻改造工作。一次風(fēng)機(jī)變頻改造后,#1爐一次總風(fēng)量、一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓與工頻運(yùn)行時(shí),兩者相差為0.2%左右,變化不大,能夠滿(mǎn)足CFB鍋爐安全運(yùn)行的要求,且一次風(fēng)機(jī)在進(jìn)行"變頻轉(zhuǎn)工頻"、"工頻轉(zhuǎn)變頻"切換時(shí),一次風(fēng)量由21萬(wàn)m3/h最低下降至15萬(wàn)m3/h,但由于時(shí)間只有50秒以?xún)?nèi),對(duì)爐內(nèi)的床料流化影響不大,爐膛負(fù)壓最低只下降至1506Pa,遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到爐MFT動(dòng)作值2.3kPa,并不影響鍋爐的安全運(yùn)行。

即使不考慮其他經(jīng)濟(jì)效益,僅以節(jié)電一項(xiàng)計(jì)算,就可在1.6年內(nèi)收回投資成本。

缺點(diǎn)。高壓變頻調(diào)速裝置也會(huì)對(duì)鍋爐安全生產(chǎn)帶來(lái)負(fù)面影響,機(jī)組受變頻器故障引起機(jī)組負(fù)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(zhì)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(dòng)作,使其安全系數(shù)降低,這兩方面要進(jìn)一步摸索研究。

總而言之,鍋爐一次風(fēng)機(jī)變頻改造后已經(jīng)處于安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)中,通過(guò)變頻器的精細(xì)調(diào)節(jié)與控制,可以平穩(wěn)地調(diào)整風(fēng)機(jī)風(fēng)量,并在運(yùn)行中可任意調(diào)整鍋爐負(fù)荷,使鍋爐運(yùn)行參數(shù)得到改善,提高了鍋爐效率和機(jī)組的自動(dòng)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(yīng)用。

[1]岑可法等著.循環(huán)流化床鍋爐的理論、設(shè)計(jì)及運(yùn)行.北京:中國(guó)電力出版社,1998

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

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