基于變頻技術(shù)下的電廠鍋爐節(jié)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(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能配套改造的實(shí)例為研究對象，對節(jié)能改造的策略，改造后引風(fēng)機(jī)變頻啟動(dòng)流程，以及變頻改造所取得的節(jié)能效果進(jìn)行分析與研究，望能夠促進(jìn)熱電廠鍋爐節(jié)能降耗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)階段國內(nèi)電煤價(jià)格倒掛形勢日益嚴(yán)峻，熱電廠經(jīng)營面臨著非常大的問題與困境。在這一背景下，如何通過節(jié)能改造的方式降低熱電廠用電率以及發(fā)電成本已成為相關(guān)運(yùn)營人員高度重視的課題之一。受制造技術(shù)以及設(shè)計(jì)技術(shù)、條件等因素影響，熱電廠主要用電設(shè)備(如送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵等)均屬于高能耗設(shè)備。如對于引風(fēng)機(jī)而言，在熱電廠運(yùn)行過程中其輸出功率與機(jī)組負(fù)荷間的關(guān)聯(lián)性較弱，既能夠通過改變擋板開度的方式調(diào)整功率，節(jié)流過程中存在嚴(yán)重的能耗損失問題。故，針對熱電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)裝置的節(jié)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(jī)組引風(fēng)機(jī)型號為YA15248-2F，結(jié)構(gòu)型式為靜葉可調(diào)軸流式，由成都電力機(jī)械廠生產(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(jī)額定轉(zhuǎn)速為980r/min，機(jī)組按照2臺(tái)/爐標(biāo)準(zhǔn)配備，風(fēng)量為1148661m3/h，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓為6625Pa，進(jìn)口煙溫為130.0℃。針對引風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中存在的能耗高問題，擬通過引入高壓變頻器的方式對其進(jìn)行節(jié)能改造。

2、節(jié)能改造實(shí)例

2.1原系統(tǒng)運(yùn)行

原系統(tǒng)中引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)流程為：關(guān)閉引風(fēng)機(jī)出口關(guān)斷擋板以及引風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板→啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)→開啟引風(fēng)機(jī)出口關(guān)斷擋板。引風(fēng)機(jī)停止流程為：關(guān)閉引風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板→停止引風(fēng)機(jī)→關(guān)閉引風(fēng)機(jī)出口關(guān)斷擋板。引風(fēng)機(jī)正常啟動(dòng)30.0s后，由入口調(diào)節(jié)擋板對爐膛負(fù)壓進(jìn)行自動(dòng)控制(自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)依據(jù)為：由控制回路輸出4.0mA～20.0mA信號至入口調(diào)節(jié)擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以控制擋板開度，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定爐膛負(fù)壓的效果)。

2.2改造策略

為了不影響引風(fēng)機(jī)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(dú)設(shè)備驅(qū)動(dòng)級，而是將啟停邏輯集成至引風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)級邏輯回路中，對相應(yīng)步驟的允許條件進(jìn)行調(diào)整。具體策略有以下兩個(gè)方面：

2.2.1對引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)邏輯的修改

原引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)邏輯步序不做調(diào)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(jī)在啟動(dòng)后先關(guān)閉6kV斷路器QF，若引風(fēng)機(jī)變頻器處于遠(yuǎn)方控制狀態(tài)，變頻器處于變頻狀態(tài)，且變頻器準(zhǔn)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(jī)斷路器QF的閉合與高壓變頻器的啟動(dòng)間預(yù)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(jī)停止邏輯的修改

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

2.3引風(fēng)機(jī)變頻啟動(dòng)

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

(1)變頻控制指令在40%;

(2)無變頻器重故障;

(3)無變頻器故障;

(4)變頻器電源開關(guān)QF1合閘;

(5)變頻器輸出開關(guān)QF2合閘;

(6)工頻旁路開關(guān)QF3分閘;

(7)變頻器待機(jī)指示。

以#2爐引風(fēng)機(jī)A為例，變頻模式下的啟動(dòng)流程為：第一步，確認(rèn)A引風(fēng)機(jī)高壓開關(guān)、A引風(fēng)機(jī)工頻旁路開關(guān)QF3在分閘位置;第二步，在A引風(fēng)機(jī)變頻操作畫面上合上A引風(fēng)機(jī)變頻電源開關(guān)QF1和A引風(fēng)機(jī)變頻輸出開關(guān)QF2;第三步，將A引風(fēng)機(jī)變頻器控制指令置40%，確認(rèn)A引風(fēng)機(jī)靜葉位置為0;確認(rèn)A引風(fēng)機(jī)其他啟動(dòng)允許條件滿足;確認(rèn)引風(fēng)機(jī)變頻上電允許發(fā)出;第四步，合上A引風(fēng)機(jī)高壓開關(guān)，變頻器上電;第五步，DCS畫面上點(diǎn)擊啟動(dòng)A引風(fēng)機(jī)變頻器按鈕，觀察變頻器的轉(zhuǎn)速反饋信號逐步增加至起始轉(zhuǎn)速，觀察變頻發(fā)出“變頻運(yùn)行”信號。此過程中觀察變頻輸出電流是否正常，觀察變頻是否有“報(bào)警”及“故障”信號發(fā)出;第六步，增加靜葉開度，至規(guī)定的最大值(暫定80%)。

3、節(jié)能改造效果

本工程中針對#2爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻配套改造，改造后#2爐引風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)穩(wěn)定，有非常顯著的節(jié)能效果。將經(jīng)過變頻配套改造的#2爐引風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況與未經(jīng)變頻配套改造的#3爐引風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對比，結(jié)果如表1所示。

結(jié)合表1可見：通過對#2爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻配套改造的方式，引風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行過程中的機(jī)組負(fù)荷維持在恒定狀態(tài)下，調(diào)節(jié)擋板開度顯著提升，可達(dá)到100.0%的理想狀態(tài)，且引風(fēng)機(jī)電機(jī)電流有所下降，在電機(jī)電壓維持恒定的條件下，電機(jī)功率顯著降低，對引風(fēng)機(jī)節(jié)電有重要意義。

4、結(jié)束語

高壓變頻調(diào)速控制作為一種全新的調(diào)速方法，近年來在大型熱電廠主設(shè)備技術(shù)改造中廣泛應(yīng)用。河北華電石家莊鹿華熱電有限公司2*330MW空冷供熱機(jī)組引風(fēng)機(jī)通過引入高壓變頻器器進(jìn)行節(jié)能改造的方式，顯著提高了引風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性以及操作簡便性，并且具有降低引風(fēng)機(jī)電機(jī)功率，發(fā)揮節(jié)電效益的目的，值得大力推廣。