北京利德华福高压变频器在300MW循环流化床机组变频改造的应用

摘要：循环流化床作为一种清洁高效燃烧技术在国际上被广泛认可。循环流化床是采用流态化的燃烧，具有燃烧适应性广、燃烧效率高、高效脱硫、氮氧化合物排量低、负荷调节范围大等特点，属于环保型锅炉。本文介绍利德华福高压变频器在广东韶关坪石电厂300MW循环流化床机组的应用情况。使用结果表明，采用HARSVERT-A高压变频器对一次风机、二次风机、流化风机进行调速改造，具有很好的节能效果。
关键词：循环流化床、一次风机、二次风机、流化风机、密闭冷却、节能。
一、 引言
     坪石发电厂位于广东省北部，韶关市坪石镇。电厂扩建2台300MW机组，#4机组于2009年10月投入运行以来情况良好，变频器运行稳定。
   目前高压变频器技术已经成熟。但是如果采用原来的传统做法，即风机以定速方式运行，通过风机挡板来调节风量和风压，其主要弊端主要表现为：
         ◆调节挡板前后压差增加，工作安全特性变坏，压力损失严重，造成能耗增加；
         ◆风机定速运行，挡板调整节流损失大，出口压力高，系统效率低，造成能源的浪费；
         ◆风道压力过高，威胁系统设备密封性能；
         ◆长期的40－70％开度，加速挡板自身磨损，导致挡板控制特性变差；
         ◆设备起动冲击电流大，需增加配电设备容量而增加投资；
      风机系统中流量的调节如果采用改变档板开度的方式，那么就在档板上产生附加的压力损失，因而消耗了大量能源。所以采用变频调速技术来控制风机系统，不仅可以节约能源，而且其控制精度高而使系统运行更加合理可靠。
二、 工艺介绍
      燃料由给煤机送入炉膛。一次风由锅炉底部送入，主要用于维持燃料粒的流化。二次风沿燃烧室侧壁多点送入，主要用于增加燃烧室的氧量，提高燃烧效率。燃烧后的大量颗粒随烟气进入旋风分离器，与烟气分离；分离出来的颗粒经回料阀回到燃烧室继续燃烧；分离出来的烟气则经过除尘器除尘后，由引风机引入烟囱排出。    
    与常规煤粉炉相比，循环流化床锅炉配置的风机压头较高。由于其独特的燃烧特性，与传统的煤粉炉相比，循环流化床锅炉对风量、风压的控制有更高的要求：为了保证锅炉燃烧的经济性，当燃料量改变时，必须相应地调节送风量，使之与燃料量匹配。为了保证锅炉运行的安全性，必须使引风量与一次风量相配合以保证炉膛压力在正常范围内。通过一次风量及风压的调节以保证炉膛内物料的正常流化。
三、 现场变频器使用情况
      坪石电厂#4、#5机组改造变频运行的负载有：一次风机、二次风机、流化风机。变频器均采用一拖一手动旁路的方案。正常生产时，2台一次风机和2台二次风机均运行，3台流化风机中2台运行，1台备用。
        下表为单台机组使用变频器的情况：
            
四、冷却系统方案
      如何解决高压变频大功率设备的发热问题，是非常重要的，将直接影响到设备的长期可靠运行。因为一次风机和二次风机容量较大，发热量高，如果采用空调冷却，存在台数多、占地大、造价高、常年运行耗电巨大造成二次耗能。因此，根据多年现场应用经验，采用空-水冷系统。该系统能够保证变频器房间始终保持25~40度运行环境，大幅度降低滤网更换周期，减小维护量。
        单台设备空水冷却图，如下：
                     
      使用空水冷系统最大优点是能保证变频器运行的环境。使用空水冷后，变频器房间跟外界空气没有直接交换。因为变频器内部有大量精密电子元器件，其运行环境好，对其运行稳定性有很大帮助。而且空水冷系统制冷效果好，对模块内电容寿命有很大的提高，相应变频器的寿命也能延长。虽然空水冷系统一次性投入比装空调大，但是后期运行成本很低，能很快收回成本。属于性价比很高的一种制冷方式。
 五、 变频前后耗电情况对比
         一次风机、二次风机及流化风机改造后，运行负荷在300MW的工况下，实际参数如下： 
               
   以#4机组1月发电情况来测算：机组月运行小时数720小时。负荷按300MW来计算，实际肯定会小于300MW，节电空间会更大。
 单台一次风机减小功耗为：    
单台二次风机减小功耗为： 
  
广东地区上网电价按0.496元/KWh，每小时约合人民币为：
（2×673.4KW+2×390.7KW）×0.496元/KWh=1055.6元/h
当月每台机组节约电费约合：
1055.6元/h×720h=76万元
从上述数据看出，机组负荷越小，采用变频调速节能效果会更明显。
六、结论 　　
      北京利德华福生产的高压变频器已经在多家电厂、水泥厂、钢铁厂、矿井的风机和水泵中得到实际应用，并取得很好的运行效果和节能效益。由于循环流化床燃烧介质多样性，电机选型比煤粉炉偏大，实际节能效果比煤粉炉明显。而且循环流化床锅炉包含大量能改造高压变频调速的电机。因此，将高压变频器应用于循环流化床锅炉，对于降低损耗、节约能源，提倡低碳经济，具有十分重要的意义。