变频器在热电厂锅炉节能技改中的应用

2015-03-18谷爱军

产业与科技论坛 2015年18期

□谷爱军

一、引言

随着社会经济的快速增长，人类对能源的需求和消耗量越来越多。但是，由于技术的发展赶不上经济发展的速度，在人类对世界能源消耗的同时，其利用率不是很高，造成很大程度上的浪费，同时，环境的污染也在不断加剧。热电厂锅炉对自然能源的需求很大，在社会能源中占很大的比例。但是由于其技术和设备的相对落后，导致对能源的利用率不高，造成不必要的能源耗损。风机是热电厂锅炉中的重要组成部分，对能源的利用率和减排都有非常重要的作用，并且生产用电量的百分之二十都用在了风机上。因此，加强对风机高压变频节能技改的探究，提高变频器在热电厂锅炉的节能减排具有重要意义。

二、热电厂锅炉风机的原理及现状分析

在热电厂中，最常见的锅炉风机是离心式高压风机，它可用于引风或送风，因此根据风机用途的不同，又可将风机分为引风机和送风机。对于送风机，它又有两种风机，一种是一次风机，将煤粉和空气混合输送到锅炉内;另一种是二次风机，为加强锅炉内煤粉的充分燃烧，使锅炉内的煤粉不断搅动，同时也不断弥补消耗掉的空气，最终也保持了锅炉压力。引风机主要是用于废气的吸出，进而调节锅炉内的气压和温度。当锅炉内的压力需要调高时，首先要使煤粉和空气更加充分燃烧，即调大二次风机;然后提高煤粉量，即调大一次风机。当锅炉内的压力需要调低时，首先要减少煤粉的数量，即调小一次风机;然后降低煤粉的燃烧程度，即调小二次风机。通过热电厂锅炉风机的原理可知:锅炉内的压力和温度是通过风机来实现的，且二次风机的调试比较多。现今的热电厂锅炉风机的功率在运行过程中是无法改变的，因此，对于风机风量的调节都是通过挡板来实现的，也就是说通过改变挡板的开合度来改变风机的有效风量。当对二次风机进行调节时，风机的一部分风力会被挡板阻挡，甚至产生回流，如此的运行模式，导致大量电力的浪费。

三、变频节能技术的原理及优点

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。将变频器应用于热电厂锅炉风机，可通过改变风机的工作电压或频率来控制风机的转送，从而改变风机的风量，最终达到节能的目的。变频器在热电厂锅炉中的应用，可以有效避免因挡板带来的能源损失，减少电力能源的消耗，同时也提高了风机的工作效率。在风量调节的准确度方面，变频技术的调节比挡板对风量的调节更加准确，且控制更强。在风机的启动方面，变频技术的应用更有利于对风机的保护。传统的风机启动方式是全压启动，会对发动机、风机及其设备产生一定的冲击，提高设备故障率，而变频技术调节能够缓慢启动发动机和风机，对其造成的损坏明显减少。

四、变频器在热电厂锅炉节能技改中的应用

(一)变频器选型。在热电厂锅炉中，送风机和引风机都是连续工作的，且电动机有一定的公差，在进行调试时一般是下调。送风机和引风机所需的频率低、电压低以及启动电流比较小，又由于变频器决定着变频调速，因此，对电动机实际运行时的最大电流适当放大便可确定变频器的额定电流。在进行变频器选型时，也要考虑变频器的电压等级、成本和可能产生的污染或干扰。如，针对型号为Y4 - 103 -12N018D 的风机，配有Y335L1 -6 型号的电动机，工作时的电流为265A ～425A 之间，在选择变频器时，以额定电流为470A、容量为350Kw 为宜。在选好变频器之后，要对其启动电流和过载电流进行校验。为了降低成本，在进行选择变频器时，在满足要求的情况下选择容量小的变频器。

(二)变频器改造现行系统的可行性分析。对改造后的新系统进行安全和经济性分析，改造后的新系统要满足设计的要求，即送风机和引风机的进出风量平稳且保证其要求，对于节能减排的指标也要满足。变频器加上之后，系统对风机及其风量的调节更稳定，节能效果更明显。对于操作技术上的问题和难点，可以寻找其他类似的改造经验，也可以寻求变频器厂家的帮助。同时，为了实现自动控制，也可以采用DCS 与改造的变频系统匹配。

(三)变频器投入运行后的情况分析。将变频器投入运行，观察结果:送风机和引风机在变频调速系统中的调节范围比较广且灵敏度高;变频器改造系统的电气控制简单、可靠;对于系统的过压、欠压和电机的过流都可以进行自动保护;变频调速功率因素和效率都很高，节能也就很显著。同时，变频器与DCS 结合后，生成自动调节功能，降低锅炉内的压力波动和偏差值。

(四)变频器节能技改时的注意事项。变频器的电流有正负之分，因此在连接变频器时要注意变频器的输入端和输出端，防止因意外接反而导致风机事故的发生。风机在工作时不可避免地会产生震动，为了防止发生扭曲共振，要知道转子的临界转速，并采取相对应的保护措施。将变频器安装到风机之后，要确保变频器接地。

五、节能分析

作为风机类的送风机和引风机是一种典型的流体类负载，它们的转矩随着转速的二次方的增大(小)而增大(小)，而功率随着转速的三次方的变化作出相应的变化。原初风机的设计要考虑裕量，以至于风机实际工作产生的风量远高于实际需要的风量。当锅炉内的压力产生变化时，要调节风量使其恢复到原有的稳定的状态，传统的调节风量的方式是通过挡板调节的，这种调节方式无疑会造成电力的大大折损，而变频器的引进可以有效降低这种损耗。当风量需要减少时，可以通过改变变频器从而间接降低风机的转速，最终使风量减少，但在降低风机转速的同时，电动机的输入功率也在减少。关于热电厂锅炉风机设备采用变频器技改后的节能效果，可以采用以下两种方式进行比较:

(一)利用能量差来计算。算出采用变频器后而得到的节能量，然后算出传统的挡板式节能量，通过观察两者之差便可知道变频器在风机上节能减排的效果:通过变频器技改后的热电厂锅炉节能减排明显增强。

(二)利用统计法进行比较。在有些情况下，因送风机和引风机的功率较大，在每台电动机上都装有一块电度表，而在每台锅炉上又都装有一块流量表，通过统计电度表和流量表上的数据来比较变频器技改前后所耗电力的情况:利用变频器对风机进行调节和控制可有效减少能源耗损。

总而言之，变频器在热电厂锅炉的送风机和引风机的应用，极大促进了发电系统的节能减排，且效果明显。