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　 1.概況

　　濟三電廠的鍋爐是由哈爾濱鍋爐有限公司制造，額定出力是440t/h-13.7Mpa，與135MW汽輪發(fā)電機組相匹配。鍋爐燃用低熱值的煤矸石和煤泥。鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱分離器、自平衡"U"型回料閥和尾部對流煙道組成。

　　2.改造原因

　　一次風(fēng)機原調(diào)節(jié)方式采用的是傳統(tǒng)做法，即風(fēng)機以定速方式運行，通過風(fēng)機進(jìn)口擋板來調(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)機變頻改造的相關(guān)問題進(jìn)行了實地考察，為一次風(fēng)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(xué)原理，風(fēng)機軸功率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，通過調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的80％，調(diào)節(jié)頻率到40赫茲即可，這時所需功率將為原來的51.2%，如下圖所示，從風(fēng)機的運行曲線圖來分析采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果：

　　當(dāng)所需風(fēng)量從Q1減小到Q2時，如果采用調(diào)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H2 Q2成正比；如果采用調(diào)速控制方式，風(fēng)機轉(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HB Q2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(fēng)機（共兩臺）進(jìn)行變頻器改造。

　　3.改造過程

　　一次風(fēng)機的設(shè)計型式：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：1486 r/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(yán)重故障時，應(yīng)能馬上斷開進(jìn)、出線開關(guān)，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(fēng)機完成了高壓變頻改造工作。一次風(fēng)機變頻改造后，＃1爐一次總風(fēng)量、一次風(fēng)機出口風(fēng)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(fēng)機在進(jìn)行"變頻轉(zhuǎn)工頻"、"工頻轉(zhuǎn)變頻"切換時，一次風(fēng)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(nèi)，對爐內(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動作值-2.3k Pa，并不影響鍋爐的安全運行。

　　4.改造效果

　　優(yōu)點。由于我廠是自備電廠，根據(jù)負(fù)荷曲線，運行的概率大約為： 90%的時間運行在120MW，5％的時間運行在110MW，5％的時間運行在130MW。對一次風(fēng)機高壓變頻改造前、后的節(jié)能效果進(jìn)行記錄對比，結(jié)果如下：

　　負(fù)荷（MW）風(fēng)機功率（改前KW）風(fēng)機占廠用電單耗（改前%）風(fēng)機功率（改后KW）風(fēng)機占廠用電單耗（改后%）風(fēng)機節(jié)約的功率（KW）

　　13018471.4211490.88698

　　12017761.4711180.93642

　　11017141.569880.9726

　　變頻裝置設(shè)備及安裝調(diào)試總費用：300萬元；上網(wǎng)電價：0.40元/kW.h（不含稅）；運行時間：按照全年運行7200小時，則節(jié)約的電量ΔW：

　　ΔW＝698×7200×5％＋642×7200×90％＋726×7200×5％≈467萬kw.h

　　 年收益額Q：Q＝467 萬kw.h×0.4＝186.8萬元。

　　投資成本回收時間H：H＝300÷186.8≈1.6年

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

　　缺點。高壓變頻調(diào)速裝置也會對鍋爐安全生產(chǎn)帶來負(fù)面影響，機組受變頻器故障引起機組負(fù)荷損失，《環(huán)球市場信息導(dǎo)報》雜志http://www.ems86.com2012年第26期總第463期 

　　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)機變頻改造后已經(jīng)處于安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定的運行狀態(tài)中，通過變頻器的精細(xì)調(diào)節(jié)與控制，可以平穩(wěn)地調(diào)整風(fēng)機風(fēng)量，并在運行中可任意調(diào)整鍋爐負(fù)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(yīng)用。