基于變頻技術(shù)下的電廠(chǎng)鍋爐節能改造策略

本文以河北華電石家莊鹿華熱電有限公司2*330MW空冷供熱機組引風(fēng)機變頻節能配套改造的實(shí)例為研究對象，對節能改造的策略，改造后引風(fēng)機變頻啟動(dòng)流程，以及變頻改造所取得的節能效果進(jìn)行分析與研究，望能夠促進(jìn)熱電廠(chǎng)鍋爐節能降耗目標的實(shí)現。

現階段國內電煤價(jià)格倒掛形勢日益嚴峻，熱電廠(chǎng)經(jīng)營(yíng)面臨著(zhù)非常大的問(wèn)題與困境。在這一背景下，如何通過(guò)節能改造的方式降低熱電廠(chǎng)用電率以及發(fā)電成本已成為相關(guān)運營(yíng)人員高度重視的課題之一。受制造技術(shù)以及設計技術(shù)、條件等因素影響，熱電廠(chǎng)主要用電設備(如送風(fēng)機、引風(fēng)機、給水泵等)均屬于高能耗設備。如對于引風(fēng)機而言，在熱電廠(chǎng)運行過(guò)程中其輸出功率與機組負荷間的關(guān)聯(lián)性較弱，既能夠通過(guò)改變擋板開(kāi)度的方式調整功率，節流過(guò)程中存在嚴重的能耗損失問(wèn)題。故，針對熱電廠(chǎng)鍋爐引風(fēng)機裝置的節能改造勢在必行。

1、工程概況

河北華電石家莊鹿華熱電有限公司2*330MW空冷供熱機組引風(fēng)機型號為YA15248-2F，結構型式為靜葉可調軸流式，由成都電力機械廠(chǎng)生產(chǎn)提供，額定功率為2600kW，額定電壓為6000V，額定電流為292A，工作狀態(tài)下引風(fēng)機額定轉速為980r/min，機組按照2臺/爐標準配備，風(fēng)量為1148661m3/h，標準風(fēng)壓為6625Pa，進(jìn)口煙溫為130.0℃。針對引風(fēng)機在運行過(guò)程中存在的能耗高問(wèn)題，擬通過(guò)引入高壓變頻器的方式對其進(jìn)行節能改造。

2、節能改造實(shí)例

2.1原系統運行

原系統中引風(fēng)機啟動(dòng)流程為：關(guān)閉引風(fēng)機出口關(guān)斷擋板以及引風(fēng)機入口調節擋板→啟動(dòng)引風(fēng)機→開(kāi)啟引風(fēng)機出口關(guān)斷擋板。引風(fēng)機停止流程為：關(guān)閉引風(fēng)機入口調節擋板→停止引風(fēng)機→關(guān)閉引風(fēng)機出口關(guān)斷擋板。引風(fēng)機正常啟動(dòng)30.0s后，由入口調節擋板對爐膛負壓進(jìn)行自動(dòng)控制(自動(dòng)控制實(shí)現依據為：由控制回路輸出4.0mA～20.0mA信號至入口調節擋板執行機構，以控制擋板開(kāi)度，進(jìn)而達到穩定爐膛負壓的效果)。

2.2改造策略

為了不影響引風(fēng)機的正常啟動(dòng)與停止功能，變頻改造并未將高壓變頻器作為單獨設備驅動(dòng)級，而是將啟停邏輯集成至引風(fēng)機驅動(dòng)級邏輯回路中，對相應步驟的允許條件進(jìn)行調整。具體策略有以下兩個(gè)方面：

2.2.1對引風(fēng)機啟動(dòng)邏輯的修改

原引風(fēng)機啟動(dòng)邏輯步序不做調整，在高壓變頻改造下于第二步中修改啟動(dòng)指令為“引風(fēng)機在啟動(dòng)后先關(guān)閉6kV斷路器QF，若引風(fēng)機變頻器處于遠方控制狀態(tài)，變頻器處于變頻狀態(tài)，且變頻器準備啟動(dòng)信號返回”，則在3.0s延時(shí)后發(fā)出變頻器啟動(dòng)指令。此時(shí)，引風(fēng)機斷路器QF的閉合與高壓變頻器的啟動(dòng)間預留有3.0s的時(shí)間間隔，從而能夠確保高壓變頻器一次端充分充電后再進(jìn)入啟動(dòng)升速狀態(tài);

2.2.2對引風(fēng)機停止邏輯的修改

原引風(fēng)機停止邏輯步序不做調整，在高壓變頻改造下修改允許第二步指令為“引風(fēng)機停止后首先停止高壓變頻器，斷路器QF延時(shí)2.0s后斷開(kāi)”。

2.3引風(fēng)機變頻啟動(dòng)

經(jīng)高壓變頻器節能改造后，#2爐引風(fēng)機變頻器的正常啟動(dòng)需要同時(shí)滿(mǎn)足如下條件：

(1)變頻控制指令在40%;

(2)無(wú)變頻器重故障;

(3)無(wú)變頻器故障;

(4)變頻器電源開(kāi)關(guān)QF1合閘;

(5)變頻器輸出開(kāi)關(guān)QF2合閘;

(6)工頻旁路開(kāi)關(guān)QF3分閘;

(7)變頻器待機指示。

以#2爐引風(fēng)機A為例，變頻模式下的啟動(dòng)流程為：第一步，確認A引風(fēng)機高壓開(kāi)關(guān)、A引風(fēng)機工頻旁路開(kāi)關(guān)QF3在分閘位置;第二步，在A(yíng)引風(fēng)機變頻操作畫(huà)面上合上A引風(fēng)機變頻電源開(kāi)關(guān)QF1和A引風(fēng)機變頻輸出開(kāi)關(guān)QF2;第三步，將A引風(fēng)機變頻器控制指令置40%，確認A引風(fēng)機靜葉位置為0;確認A引風(fēng)機其他啟動(dòng)允許條件滿(mǎn)足;確認引風(fēng)機變頻上電允許發(fā)出;第四步，合上A引風(fēng)機高壓開(kāi)關(guān)，變頻器上電;第五步，DCS畫(huà)面上點(diǎn)擊啟動(dòng)A引風(fēng)機變頻器按鈕，觀(guān)察變頻器的轉速反饋信號逐步增加至起始轉速，觀(guān)察變頻發(fā)出“變頻運行”信號。此過(guò)程中觀(guān)察變頻輸出電流是否正常，觀(guān)察變頻是否有“報警”及“故障”信號發(fā)出;第六步，增加靜葉開(kāi)度，至規定的最大值(暫定80%)。

3、節能改造效果

本工程中針對#2爐引風(fēng)機進(jìn)行變頻配套改造，改造后#2爐引風(fēng)機工作狀態(tài)穩定，有非常顯著(zhù)的節能效果。將經(jīng)過(guò)變頻配套改造的#2爐引風(fēng)機運行情況與未經(jīng)變頻配套改造的#3爐引風(fēng)機電機運行參數進(jìn)行對比，結果如表1所示。

結合表1可見(jiàn)：通過(guò)對#2爐引風(fēng)機進(jìn)行變頻配套改造的方式，引風(fēng)機在正常運行過(guò)程中的機組負荷維持在恒定狀態(tài)下，調節擋板開(kāi)度顯著(zhù)提升，可達到100.0%的理想狀態(tài)，且引風(fēng)機電機電流有所下降，在電機電壓維持恒定的條件下，電機功率顯著(zhù)降低，對引風(fēng)機節電有重要意義。

4、結束語(yǔ)

高壓變頻調速控制作為一種全新的調速方法，近年來(lái)在大型熱電廠(chǎng)主設備技術(shù)改造中廣泛應用。河北華電石家莊鹿華熱電有限公司2*330MW空冷供熱機組引風(fēng)機通過(guò)引入高壓變頻器器進(jìn)行節能改造的方式，顯著(zhù)提高了引風(fēng)機控制系統運行的靈活性以及操作簡(jiǎn)便性，并且具有降低引風(fēng)機電機功率，發(fā)揮節電效益的目的，值得大力推廣。