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摘要:循環流化床鍋爐作為新一代節能燃燒設備在現代工業生產中發揮著重要的作用，對促進節能增效和經濟安全生產具有積極的意義。引風機是有效調節循環流化床鍋爐供熱量和控制爐膛負壓的重要設備。以某熱電廠循環流化床鍋爐為例，對鍋爐煙風系統引風機運行工況進行分析，在對不同工況下引風機節流調節特性進行分析的基礎上，基于變頻調速技術對引風機運行調節方式進行改造和優化。實踐表明，變頻調速技術在提高引風機調節性能和節能降耗方面具有顯著的效果和良好的應用前景。

關鍵詞:變頻調速;引風機;循環流化床鍋爐;節能

循環流化床鍋爐(circulatingfluidizedbedboil-er，CFBB)技術是最近三、四十年才在國際上興起的一種節能高效和低污染的鍋爐燃燒技術，具有燃料適應性廣、負荷調節性能好以及燃燒效率高等特點，被廣泛應用于煤礦、電站以及廢棄物處理等領域。通常情況下，對于煤粉鍋爐和其他一般燃燒鍋爐來說，鍋爐風機的風量和風速控制主要采用調節風門和擋板的開度大小對鍋爐爐膛壓力、風機風速和風量等指標進行控制，風機一直是處于全速運轉的狀態;其運行工況和生產負荷的變化之間沒有直接的關系。循環流化床鍋爐因為其獨特的燃燒特性，對于風機風量和風壓的控制要求更高。出于節能降耗的迫切需要，從鍋爐燃燒的經濟性和安全性角度出發，如何有效合理的匹配鍋爐風機送風量和燃料量，確保鍋爐風機引風量和一次風量相配合，對于循環流化床鍋爐高效低耗和安全運行具有重要的意義。李志偉等［1］針對鍋爐一次風機、二次風機在不同負荷下進行了黏液調速改造研究;并對改造前后的功率進行了對比分析。陽紹偉等［2］根據風機相似理論，結合風機性能曲線和風道阻力特性曲線對風機在變工況條件下的節能調節原理進行了分析研究。在前人研究成果的基礎上，本文以某熱電廠75t/h循環流化床鍋爐為例，創新性地應用“高壓變頻器+低壓電動機”調速方案對傳統的風門擋板調節設計進行改造優化;并對兩種方案在不同工況下的運行參數和變頻改造前后的節能效果進行對比分析，證明了變頻改造在循環流化床鍋爐風機節能改造中的實用價值。

1循環流化床鍋爐風機系統及運行工況分析

1.1循環流化床鍋爐風機系統概述鍋爐風機常見于鍋爐燃燒系統、給風系統和通風系統等結構中。循環流化床鍋爐在燃燒過程中會在其燃燒室內產生大量的床料，床料的流化、爐渣的排放以及煙灰的輸送等環節基本上都是靠風來實現的。因此，循環流化床鍋爐區別于其他一般類型鍋爐的典型特點之一就是具有更為復雜的風系統，風機種類繁多;其運行情況直接影響循環流化床鍋爐的經濟、安全運行。循環流化床鍋爐的風系統主要包括燃燒用風和輸送用風系統兩個部分，常用到的設備主要有一次風機、二次風機、引風機、點火風機和播煤風機等風機設備。其中，一次風機、二次風機和引風機是循環流化床鍋爐的主要耗電輔機設備［1］，在床料流化、助燃和維持爐膛負壓、平衡爐膛通風等方面發揮著重要的作用。典型循環流化床鍋爐風機系統如圖1所示。在循環流化床鍋爐風機系統中，一次風機多為容量較大的高壓風機，在鍋爐工作中用途最多、功率最大，一次用風量占鍋爐總風量的比重高達65%以上。相比之下，二次風機的容量一般較小，所產生的風量一般為總風量的30%左右［2］。二次風機送出的風主要經過空氣預熱器進行加熱以后，由二次風口送入燃燒室，利用所攜帶的氧氣起到爐內助燃的作用;同時，二次風還能夠有效地調整爐內溫度場的分布，防止和避免局部煙氣溫度過高;引風機在循環流化床鍋爐工作過程中主要起到維持爐內負壓、保證爐膛內通風平衡的作用;同時，將爐膛床料燃燒后所產生的煙氣從鍋爐中抽出，經除塵裝置除塵后由煙囪排入大氣。通常情況下，引風機主要采用低壓頭大流量的離心風機，是確保循環流化床鍋爐安全運行必不可少的設備之一。

1.2循環流化床鍋爐煙風系統引風機運行工況分析循環流化床鍋爐風機系統在運行過程中的動力設備主要采用三相異步電動機。這種高耗能設備啟動電流大，且輸出功率和消耗能量一般不會隨著負荷的變化而變化，通常情況下風機的性能主要通過調節擋板和風門開度大小來調節，當運行工況發生變化時，風門、擋板的節流損失很大，從而造成嚴重的能量損耗。為了對循環流化床鍋爐煙風系統引風機的運行工況及性能進行分析，以某熱電廠1#爐一臺額定蒸發量為75t/h的循環流化床鍋爐為例，對不同運行工況下鍋爐煙風系統兩臺離心式引風機的運行狀態和性能參數進行研究，其1#爐煙風系統結構如圖2所示。1#鍋爐煙風系統引風機型號為SFYX75—1No19.5D，風壓4272Pa，風量159215Nm3/h(Nm3指在0℃、1個標準大氣壓下的氣體體積)，轉速為960r/min。引風機配套三相異步電動機型號為Y400—6，額定功率315kW，額定電流36.4A，額定電壓6kV。1#爐在設計建造時主要采用傳統的方式，通過調節風門擋板的相對開度進行風量和節流調節，主要包括進口風門調節和出口風門調節兩種類型，引風機則主要采用定速運行的方式。引風機在運行狀態下的性能參數主要有風量、風壓、功率、效率和轉速等等。根據鍋爐引風機的工作運行數據可以通過繪制風壓、功率以及效率和引風機風量之間的關系曲線，對引風機的工作范圍和設計工況等進行分析，一般來說主要包括風量-風壓曲線、風量-功率曲線和風量-效率曲線［3］。通常采用風量-風壓曲線來表征鍋爐引風機的工作特性。鍋爐燃燒排煙過程中煙道阻力主要產生于鍋爐水平煙道、尾部煙道、除塵器以及脫硫裝置等等，根據引風機運行特性以及煙氣側阻力特性，可得到循環流化床鍋爐引風機節流調節特性曲線如圖3所示。隨著循環流化床鍋爐負荷的變化，在傳統的風機節流調節方式下，引風機的轉速不變，需要對風門擋板的相對開度進行調節以獲得不同的風量，風道阻力特性曲線將會發生變化，隨著鍋爐負荷的減少，通過節流調節能夠獲得較少的風量，但是管道內管網阻力和風壓將會增大。在此過程中，風門擋板開度減少將會消耗掉一部分風機功率，產生較大的節流和渦流損失。在不同鍋爐負荷下，通過調節風門擋板開度所得到的擋板調節數據如表1所示。根據表1所示，在引風機定速運行狀態下，引風機的實際氣動性能要高于循環流化床鍋爐煙風系統對引風機的實際性能要求，采用傳統的節流擋板調節方式，引風機長期處于低效高耗能狀態運行，能源浪費現象非常嚴重，無法滿足和適應節能減排的行業要求和主流發展趨勢，因此，有必要對引風機的節能降耗和性能優化進行研究。

2基于變頻調速技術的循環流化床鍋爐引風機節能改造分析

2.1風機變頻調速節能控制原理變頻調速技術是一種以改變電機頻率和改變電壓來達到電機調速和調節負荷目的的技術。變頻調速節能控制具有調節性能好、控制精度高和節能效果顯著等特點，因此被廣泛應用于電機低負荷運行的機組中。風機是一種利用電動機的軸功率來進行氣體傳送的機械裝置，風機的變頻調節主要是利用風機的相似定律，在不改變風道阻力特性曲線的情況下，通過調節風機運行速度改變風機的性能曲線，達到調節風機運行工況的目的［4］。當風機電動機的轉速發生變化時，在不考慮風道變化因素情況下，循環流化床鍋爐中的一次風機、二次風機和引風機的風量Q、風壓H與機械軸功率P分別與電動機轉速、轉速的平方以及轉速的三次方成正比，有:式中:Q1、Q2、H1、H2、P1、P2為風機轉速為n1、n2時的風量、風壓、軸功率。如圖4所示為風機變頻調速控制前后管網的特性曲線。在電動機轉速為n1，已知風機特性曲線上一工況點A對應的風量為Q1，當鍋爐負荷發生變化，需要將風量由Q1降低至Q2，如果采用傳統的調節風門擋板的辦法，則將會增加管網的阻力，管網特性曲線將會向上移動，鍋爐風機系統的運行工況將會由A點移動至B點，所需軸功率P2∝SH2×Q2，SH2×Q2指(H2，Q2)點的通流面積H2Q2;當采用變頻調速控制，直接改變風機電動機的轉速，則管網特性不受影響，轉速由n1降至n2，風機特性曲線將向下移動，原運行工況點將由A點移動至C點，所需軸功率P3∝SH3×Q2，SH3×Q2指(H3，Q2)點的通流面積H3Q2，電機的軸功率顯著下降。相對于傳統的擋板節流控制，在變頻調速控制下所節約的軸功率ΔP∝S(H2－H3)×Q2，表示節約軸功率正比于面積(H2－H3)Q2。實踐統計顯示，在考慮風機減速以后必要的效率下降和調速裝置的附加損耗以后，采用變頻調速控制約可以節能30%～35%左右，節能效果明顯。

2.2循環流化床鍋爐引風機變頻調速節能改造方案及實施經過綜合調研分析，采用“高壓變頻器+低壓電動機”調速方案改造傳統的風門擋板調節設計，采用HIVERT—Y06/173型高壓變頻器三相Y聯接直接給電動機供電。高壓變頻器自帶的“商用電切換”功能能夠對變頻和工頻電源實現無擾切換，當變頻裝置出現問題時能夠立刻斷開進、出線開關，隔離變頻器，同時將電源自動切換至工頻電源，大大增強了鍋爐運行的安全性和穩定性。根據中國工業用電電壓等級標準，高壓變頻器主要是指采用3kV、6kV和10kV幾個電壓等級的變頻器，某熱電廠廠用電壓采用6kV，經改造后1#鍋爐煙風系統引風機變頻器接線圖如圖5所示。圖5中，虛線框內為引風機改造變頻器裝置，采用一拖一自動旁路裝置，空氣隔斷器QF為原引風機高壓開關斷路器，KM1、KM2和KM3為變頻器內部的真空接觸器，QS1和QS2為變頻器內部手動隔離開關。變頻運行時，6kV電源經過高壓開關斷路器QF、引風機變頻器電源側開關KM1和電源側隔離開關QS1進入高壓變頻調速裝置，其中移相變壓器的主要功能在于將接收到的高電壓經過轉換輸出低電壓并將其輸入功率模塊，采用多重化設計能夠抵消變壓器各繞組之間的諧波電流，減弱直至消除配置變頻器所引起的電網諧波污染;變頻調速裝置輸出經過負荷側隔離開關QS2和KM2輸送至電動機。正常運行情況下，KM1、KM2、QS1和QS2閉合，引風機通過變頻器實現變頻節能運行。系統改造后，高壓變頻調速控制系統設有自動閉鎖系統，運行狀態下，電源側隔離開關QS1和負荷側隔離開關QS2不能操作，KM2、QS2和旁路開關KM3之間互相閉鎖，即在引風機正常工作狀態下，不能通過手動操作實現變頻運行向工頻運行的轉換。當高壓變頻器出現運行故障時，系統將自動從變頻運行切換至工頻運行，旁路開關KM3閉合，確保風機持續運行。功率單元包括三相全橋整流器、濾波電容器組合絕緣柵雙擊半導體逆變橋等等，是整套變頻裝置實現變壓變頻輸出的基本單元，相當于一臺交-直-交電壓型單向輸出的低壓變頻器。功率單元主要通過控制絕緣柵雙擊半導體的運行狀態，對外輸出脈沖寬度調制信號［5］。不同的功率單元之間都有確定的相位偏移，以保證對外輸出正弦階梯狀PWM波。對原1#爐煙風系統引風機實施變頻調節后，主要通過DCS系統對引風機實施變頻調速控制，根據鍋爐煙氣溫度、鍋爐蒸汽溫度和負壓等模擬參數調節控制系統輸出值并自動反饋給變頻器，由變頻器根據信號對引風機電動機的轉速進行自動調節，實現節能運行的目的。

2.3引風機變頻調節效果分析2.3.1引風機運行故障控制效果分析1#循環流化床鍋爐引風機的變頻器控制電源采用直流和交流雙路供電設計，變頻器控制電源和主電源之間是相互獨立的。當交流電源出現故障時，依靠UPS或者直流供電仍然能夠保持引風機正常工作。除此以外，在變頻器裝置中配置有單元旁路功能，在DCS控制系統出現輸出信號故障或者其他局部故障的情況下，利用故障單元旁路減少因變頻器故障造成的停機次數，從而降低系統停產經濟損失［5］。實踐表明，利用變頻調速技術對引風機進行節能改造后，煙風系統運行的安全性大大提高，鍋爐運行的自動投入率顯著上升。2.3.2節能效果分析采用傳統的風門擋板調節方式對引風機風量進行調節，隨著鍋爐負荷和所需風量的減小，引風機的運行效率急速下降，風機擋板節流損失較大?；谧冾l調速技術調節風機風量，變頻調速裝置是根據風機流量特性實現對系統的變速變流量控制［6］。根據式(3)可知，引風機功率與轉速的三次方成正比，通過調節轉速減少風機風量，風機軸功率將以轉速的三次方遞減，能夠有效地節約電能。變頻調節方式下引風機管網特性曲線如圖6所示。風機運行工況點及風機本身特性曲線和管網特性曲線的交點，在變頻調節下，管網特性曲線不變，隨風機轉速調節，風機本身特性曲線發生變化，則風機運行工況點隨之發生變化［7］，由圖6可知，當風機電動機轉速下降，則風機工況點向下移動，引風機軸功率逐漸減小。1#鍋爐煙風系統引風機經變頻調節改造后運行基本穩定，在不同負荷下引風機變頻調節數據如表2所示。由表2可知，變頻調節后，與風門擋板節流調節方式相比，在相同的工況下風機全風壓和電動機功率下降幅度較大，引風機運行效率基本變化不大。從引風機耗電量指標來看，在變頻調速控制下，引風機耗電量約相當于擋板節流調節控制下的65%～70%，節能約30%～35%，如圖7所示?？梢?，采用變頻調速技術改造后，引風機節能效果顯著。除此以外，1#循環流化床鍋爐引風機經變頻改造后，高壓變頻器在實際運行過程中狀態穩定。電機在變頻啟動下，啟動電流相對于工頻啟動較低，僅相當于電機額定電流的1～1.5倍，減弱了設備啟動時的沖擊力，從而能夠有效延長系統設備的使用壽命。變頻調節方式下對提高引風機功率因數、減少對電網沖擊和干擾、改善系統設備運行條件等方面都具有積極的影響［8］。

3結論

風機系統是循環流化床鍋爐系統的重要組成部分，在鍋爐燃燒運行過程中發揮著重要的作用。傳統的節流擋板調節風量的做法主要依靠調節風門開度、增加阻力的方法實現風量的調節，管道特性發生改變，風量線性度不佳，風量調節經常出現異常情況。除此以外，傳統的節流調節方式下調節擋板前后壓差較大，風機風量和風壓富裕度過大，實際工況點遠低于設計值，存在較大的渦流和節流損失。實踐表明，基于變頻調速控制的鍋爐風機系統改造對實現鍋爐運行節能降耗和提高鍋爐系統運行工況具有顯著的作用，變頻調速控制是在不改變管道特性的情況下通過調節風機電動機轉速實現對風量的調節控制，風門擋板處于全開的狀態。相對于傳統的節流調節方式，變頻調節技術能夠保證風機一直維持在高效點運行，節能率高達30%～40%，因此，變頻調速技術在風機節能改造方面擁有較好的發展前景和實用價值。

參考文獻

1李志偉，郭國憲，何宏舟．135MWCFB鍋爐一二次風機改造及優化運行．電站系統工程，2011;(5):19—21

2陽紹偉，王佳．循環流化床鍋爐風機變工況調節．煤氣與熱力，2007;27(5):62—65

3楊俊輝．循環流化床鍋爐鼓引風機采用變頻調速裝置的技術經濟分析．熱電技術，2011;(3):22—25

4唐駿．變頻調速技術在引風機改造中的應用研究．保定:華北電力大學，2011

5丁娘藤，謝亮發，袁少渠．變頻技術在鍋爐引風機上的應用及節能分析．廣東電力，2007;20(7):25—29

6劉曉軍，肖麗崢．引風機變頻改造熱工邏輯設計與節電效果分析．華電技術，2012;34(2):47—49

7任素龍，謝秋花，李俊嬌．330MW機組引風機變頻節能改造分析．河北電力技術，2013;(6):45—47

8吳劍恒．75t/h循環流化床鍋爐引風機節能改造．能源技術，2008;(1):53—56，59

作者：陳寶怡 趙偉杰 單位：河北能源職業技術學院