□谷愛軍

一、引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，人類對(duì)能源的需求和消耗量越來越多。但是，由于技術(shù)的發(fā)展趕不上經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，在人類對(duì)世界能源消耗的同時(shí)，其利用率不是很高，造成很大程度上的浪費(fèi)，同時(shí)，環(huán)境的污染也在不斷加劇。熱電廠鍋爐對(duì)自然能源的需求很大，在社會(huì)能源中占很大的比例。但是由于其技術(shù)和設(shè)備的相對(duì)落后，導(dǎo)致對(duì)能源的利用率不高，造成不必要的能源耗損。風(fēng)機(jī)是熱電廠鍋爐中的重要組成部分，對(duì)能源的利用率和減排都有非常重要的作用，并且生產(chǎn)用電量的百分之二十都用在了風(fēng)機(jī)上。因此，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)機(jī)高壓變頻節(jié)能技改的探究，提高變頻器在熱電廠鍋爐的節(jié)能減排具有重要意義。

二、熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)的原理及現(xiàn)狀分析

在熱電廠中，最常見的鍋爐風(fēng)機(jī)是離心式高壓風(fēng)機(jī)，它可用于引風(fēng)或送風(fēng)，因此根據(jù)風(fēng)機(jī)用途的不同，又可將風(fēng)機(jī)分為引風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)。對(duì)于送風(fēng)機(jī)，它又有兩種風(fēng)機(jī)，一種是一次風(fēng)機(jī)，將煤粉和空氣混合輸送到鍋爐內(nèi);另一種是二次風(fēng)機(jī)，為加強(qiáng)鍋爐內(nèi)煤粉的充分燃燒，使鍋爐內(nèi)的煤粉不斷攪動(dòng)，同時(shí)也不斷彌補(bǔ)消耗掉的空氣，最終也保持了鍋爐壓力。引風(fēng)機(jī)主要是用于廢氣的吸出，進(jìn)而調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)的氣壓和溫度。當(dāng)鍋爐內(nèi)的壓力需要調(diào)高時(shí)，首先要使煤粉和空氣更加充分燃燒，即調(diào)大二次風(fēng)機(jī);然后提高煤粉量，即調(diào)大一次風(fēng)機(jī)。當(dāng)鍋爐內(nèi)的壓力需要調(diào)低時(shí)，首先要減少煤粉的數(shù)量，即調(diào)小一次風(fēng)機(jī);然后降低煤粉的燃燒程度，即調(diào)小二次風(fēng)機(jī)。通過熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)的原理可知:鍋爐內(nèi)的壓力和溫度是通過風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，且二次風(fēng)機(jī)的調(diào)試比較多。現(xiàn)今的熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)的功率在運(yùn)行過程中是無法改變的，因此，對(duì)于風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)都是通過擋板來實(shí)現(xiàn)的，也就是說通過改變擋板的開合度來改變風(fēng)機(jī)的有效風(fēng)量。當(dāng)對(duì)二次風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，風(fēng)機(jī)的一部分風(fēng)力會(huì)被擋板阻擋，甚至產(chǎn)生回流，如此的運(yùn)行模式，導(dǎo)致大量電力的浪費(fèi)。

三、變頻節(jié)能技術(shù)的原理及優(yōu)點(diǎn)

變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。將變頻器應(yīng)用于熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)，可通過改變風(fēng)機(jī)的工作電壓或頻率來控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)送，從而改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，最終達(dá)到節(jié)能的目的。變頻器在熱電廠鍋爐中的應(yīng)用，可以有效避免因擋板帶來的能源損失，減少電力能源的消耗，同時(shí)也提高了風(fēng)機(jī)的工作效率。在風(fēng)量調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度方面，變頻技術(shù)的調(diào)節(jié)比擋板對(duì)風(fēng)量的調(diào)節(jié)更加準(zhǔn)確，且控制更強(qiáng)。在風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)方面，變頻技術(shù)的應(yīng)用更有利于對(duì)風(fēng)機(jī)的保護(hù)。傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)方式是全壓?jiǎn)?dòng)，會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)及其設(shè)備產(chǎn)生一定的沖擊，提高設(shè)備故障率，而變頻技術(shù)調(diào)節(jié)能夠緩慢啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)，對(duì)其造成的損壞明顯減少。

四、變頻器在熱電廠鍋爐節(jié)能技改中的應(yīng)用

(一)變頻器選型。在熱電廠鍋爐中，送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)都是連續(xù)工作的，且電動(dòng)機(jī)有一定的公差，在進(jìn)行調(diào)試時(shí)一般是下調(diào)。送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)所需的頻率低、電壓低以及啟動(dòng)電流比較小，又由于變頻器決定著變頻調(diào)速，因此，對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的最大電流適當(dāng)放大便可確定變頻器的額定電流。在進(jìn)行變頻器選型時(shí)，也要考慮變頻器的電壓等級(jí)、成本和可能產(chǎn)生的污染或干擾。如，針對(duì)型號(hào)為Y4 - 103 -12N018D 的風(fēng)機(jī)，配有Y335L1 -6 型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，工作時(shí)的電流為265A ～425A 之間，在選擇變頻器時(shí)，以額定電流為470A、容量為350Kw 為宜。在選好變頻器之后，要對(duì)其啟動(dòng)電流和過載電流進(jìn)行校驗(yàn)。為了降低成本，在進(jìn)行選擇變頻器時(shí)，在滿足要求的情況下選擇容量小的變頻器。

(二)變頻器改造現(xiàn)行系統(tǒng)的可行性分析。對(duì)改造后的新系統(tǒng)進(jìn)行安全和經(jīng)濟(jì)性分析，改造后的新系統(tǒng)要滿足設(shè)計(jì)的要求，即送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的進(jìn)出風(fēng)量平穩(wěn)且保證其要求，對(duì)于節(jié)能減排的指標(biāo)也要滿足。變頻器加上之后，系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)及其風(fēng)量的調(diào)節(jié)更穩(wěn)定，節(jié)能效果更明顯。對(duì)于操作技術(shù)上的問題和難點(diǎn)，可以尋找其他類似的改造經(jīng)驗(yàn)，也可以尋求變頻器廠家的幫助。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也可以采用DCS 與改造的變頻系統(tǒng)匹配。

(三)變頻器投入運(yùn)行后的情況分析。將變頻器投入運(yùn)行，觀察結(jié)果:送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)范圍比較廣且靈敏度高;變頻器改造系統(tǒng)的電氣控制簡(jiǎn)單、可靠;對(duì)于系統(tǒng)的過壓、欠壓和電機(jī)的過流都可以進(jìn)行自動(dòng)保護(hù);變頻調(diào)速功率因素和效率都很高，節(jié)能也就很顯著。同時(shí)，變頻器與DCS 結(jié)合后，生成自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，降低鍋爐內(nèi)的壓力波動(dòng)和偏差值。

(四)變頻器節(jié)能技改時(shí)的注意事項(xiàng)。變頻器的電流有正負(fù)之分，因此在連接變頻器時(shí)要注意變頻器的輸入端和輸出端，防止因意外接反而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)事故的發(fā)生。風(fēng)機(jī)在工作時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，為了防止發(fā)生扭曲共振，要知道轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，并采取相對(duì)應(yīng)的保護(hù)措施。將變頻器安裝到風(fēng)機(jī)之后，要確保變頻器接地。

五、節(jié)能分析

作為風(fēng)機(jī)類的送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)是一種典型的流體類負(fù)載，它們的轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的二次方的增大(小)而增大(小)，而功率隨著轉(zhuǎn)速的三次方的變化作出相應(yīng)的變化。原初風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)要考慮裕量，以至于風(fēng)機(jī)實(shí)際工作產(chǎn)生的風(fēng)量遠(yuǎn)高于實(shí)際需要的風(fēng)量。當(dāng)鍋爐內(nèi)的壓力產(chǎn)生變化時(shí)，要調(diào)節(jié)風(fēng)量使其恢復(fù)到原有的穩(wěn)定的狀態(tài)，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)風(fēng)量的方式是通過擋板調(diào)節(jié)的，這種調(diào)節(jié)方式無疑會(huì)造成電力的大大折損，而變頻器的引進(jìn)可以有效降低這種損耗。當(dāng)風(fēng)量需要減少時(shí)，可以通過改變變頻器從而間接降低風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終使風(fēng)量減少，但在降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率也在減少。關(guān)于熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)設(shè)備采用變頻器技改后的節(jié)能效果，可以采用以下兩種方式進(jìn)行比較:

(一)利用能量差來計(jì)算。算出采用變頻器后而得到的節(jié)能量，然后算出傳統(tǒng)的擋板式節(jié)能量，通過觀察兩者之差便可知道變頻器在風(fēng)機(jī)上節(jié)能減排的效果:通過變頻器技改后的熱電廠鍋爐節(jié)能減排明顯增強(qiáng)。

(二)利用統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行比較。在有些情況下，因送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的功率較大，在每臺(tái)電動(dòng)機(jī)上都裝有一塊電度表，而在每臺(tái)鍋爐上又都裝有一塊流量表，通過統(tǒng)計(jì)電度表和流量表上的數(shù)據(jù)來比較變頻器技改前后所耗電力的情況:利用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制可有效減少能源耗損。

總而言之，變頻器在熱電廠鍋爐的送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的應(yīng)用，極大促進(jìn)了發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能減排，且效果明顯。

六、結(jié)語

熱電廠是一個(gè)高耗能的場(chǎng)所，提高熱電廠的節(jié)能減排水平在很大程度上推動(dòng)社會(huì)的節(jié)能。變頻器在熱電廠風(fēng)機(jī)的應(yīng)用可以很好且在很大程度上減少了能源的損耗，響應(yīng)了國(guó)家“節(jié)能減排”的基本國(guó)策。

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