[科普中国]-二次风机

简介

云南大唐红河发电公司现有两台300 MW循环流化床(CFB)锅炉，分别于2006年6月和8月相继投产。锅炉侧二次风机设计余量偏大且为恒速运行风机。机组在低负荷时，送风量需求减少，风机人口挡板开度很小，风机效率低，电耗大。因此，将锅炉二次风机加装高压变频装置，提高风机运行效率，就成了300 MW CFB锅炉节能减排的首要选择1。

300 MW CFB锅炉烟风系统介绍300 MW CFB锅炉为亚临界、中间再热、自然循环、单锅筒、平衡通风锅炉，炉膛下部采用双裤衩型结构 j。锅炉总共配备了13台6 kV的大型风机：2台一次风机、2台二次风机、2台石灰石风机、5台高压流化风机(三运两备)和2台引风机。一次风机主要提供锅炉裤衩两侧炉内物料的流化风、密相区燃烧所需空气，二次风机主要提供炉膛内煤燃烧所需要的空气，石灰石风机主要提供石灰石粉进入炉膛所需要的输送风，高压流化风机主要提供锅炉回料阀、外置式换热器的流化风。引风机则是将经过尾部烟道换热和电除尘净化过的烟气抽出，通过烟囱排向大气。

变频调速器从电网接收到50 Hz的交流电后，经整流、滤波将其转换成直流电，再将直流逆变成频率和电压可调的交流电，最后输出到交流电动机，以实现交流电机的变速运行。电机采用变频调速控制，能使电动机的功率因素由8l%左右提高到95%以上，使电动机的效率得到提高，这就是变频调速方式运行可以大幅度节电的原因 。

由于锅炉二次风机在低负荷是通过调节人口挡板来进行调节，导致大量的节流损失。而进行变频改造后，变频器是在不改变电机原有性能的前提下，根据机组负荷的变化来改变电机的供电频率和电压，全开风机入口挡板，通过改变电机转速来调节风量，使风机挡板内外风压基本一致，降低了原来风机定速运行的节流损耗和高速风压损耗，达到节能的目的。

风机变转速调节改造的必要改造前，我公司两台300 MW CFB锅炉在运行中升降负荷时，二次风机根据氧量进行工况调整，二次风机的运行工况调节是通过调节风机入口挡板开度来实现，虽然二次风机已经采用了高效离心风机，但实际运行效率并不高，主要有以下几个原因：

(1)由于云南电网每天的电量峰谷值非常明显，差距很大，所以我公司两台300 MW CFB锅炉运行中经常会出现深度调峰运行的工况，锅炉负荷在50% ～100%的额定负荷之间升降调节，燃烧工况变化大。锅炉送风量变化很大，而二次风机的运行工况调节是通过调节风机入口挡板开度来实现，这样会导致节流损失严重。

(2)在锅炉风机变频器改造之前，公司制定的节能措施是，当机组负荷降低至200 MW时，可根据机组运行情况停运一台二次风机，升负荷时再启动二次风机运行。异步电动机在启动时启动电流一般能达到电机额定电流的5～8倍，二次风机电机频繁启停，对电机和厂用电系统形成很大冲击。同时，强大的冲击转矩对电机和风机的使用寿命会产生很大的影响。

二次风机变频器改造二次风机电动机参数：型号：YFKK一630—4W，额定功率：2 240 kW，额定电压：6 kV，额定电流：257 A，额定频率：5O Hz。此次改造对二次风机电机进行了变频改造，每台二次风机电机新增1台高压变频器，选用的是利德华福公司的HARSVERT—A06/270变频器。冷却方式采用空水冷。将变频器接入到原有的风机电机与高压开关柜中。高压变频器由北京利德华福电气技术有限公司生产，高压变频调速控制系统由变压器柜、功率柜、控制柜等三部分，以及工变频切换高压开关柜组成 J。在正常情况下，每台变频器拖动单台风机电机运行。QF1和QF3实现机械互锁，防止误操作。

6 kV电源经变频器输入开关QF1到高压变频器，变频装置输出经出线开关QF2送至电动机，风机变频运行时，通过控制电动机转速改变二次风机风量实现炉膛负压的控制调节。当机组运行过程中变频运行回路(变频器、QF1、QF2)发生故障时，系统自动联跳QF2开关、QF1开关、变频器，自动切换至QF3合闸启动二次风机工频运行，恢复风机人口挡板开度调节方式运行2。

变频器改造前后风机电耗对比1 锅炉启动时节能分析

机组启动过程中的节能问题是一个需要长期研究的问题，具体采取的措施有：采用锅炉低床料启动、在保证锅炉主燃料跳闸条件：总风量大于25%(230 kNm /h)的情况下，尽量按照低限控制。以往多次锅炉启动时总风量基本控制在450—500 kNm。/h左右，有时候会更高，风量越大，会导致炉膛内床料损失速度越快，床温的温升速度减慢，耗费更多的燃油进行助燃，延长了锅炉的启动时间。

所以，在锅炉启动时使用二次风机变频运行，能使锅炉总风量得到精确调整，并且二次风机电耗能明显下降，在以后的锅炉启动过程中，可以逐步摸索，找出锅炉启动过程中一个最节能及安全的总风量控制，优化锅炉的启动过程。

2 锅炉正常运行时厂用电率对比

通过数据统计，以2#炉为例，分析了两台二次风机运行电流对比，单台二次风机电机额定功率为2 240 kW，额定电流为257 A，两台二次风机额定电流之和为514 A，统计了2样炉各个典型运行工况下的两台二次风机在变频改造前后运行电流之和，通过数据对比能发现明显的节电效果。

总结由于锅炉二次风机变频改造前在低负荷是通过调节人口挡板来进行调节，导致大量的节流损失。而进行变频改造后，变频器是在不改变电机原有性能的前提下，根据机组负荷的变化来改变电机的供电频率和电压，全开风机人口挡板，通过改变电机转速来调节风量，使风机挡板内外风压基本一致，降低了原来风机定速运行的节流损耗和高速风压损耗，达到节能的目的。同时，降低了风机的运行转速，风机运行噪音也大幅度降低，消除了因调节挡板控制风量而造成的管网内气流紊乱、风量调节不准确以及管网振动等缺陷，延长了风机使用寿命；风机运行时调节风量平滑且精度高，有利锅炉安全、经济运行；技术改造投资回收周期短，技改后可创造很好的经济效益；公司在节能降耗方面前进了一大步，大幅度地降低了厂用电率，取得了显著的社会效果和经济收益3。