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  • 智光ZINVERT系列高壓變頻調速系統在循環流化床鍋爐機組中引風機、送風機、二次風機上的應用
    廣州智光電機有限公司

    循環流化床鍋爐技術是近幾十年來迅速發展起來的一項高效低污染清潔燃煤技術。循環流化床技術是目前最成熟,并已商業化應用的潔凈煤燃燒技術,在燃用劣質燃料和污染物控制方面有著獨特的優勢。國際上這項技術在電站鍋爐,工業鍋爐和廢棄物處理利用等領域已得到廣泛的商業應用,并向幾十萬千瓦給規模的大型循環流化床鍋爐發展。國內在這方面的研究、開發和應用也是方興未艾。由于流化床較高的燃燒效率,且具有較經濟的脫硫效果,在能源、環境問題日益突出的今天,已有大量的循環流化床鍋爐的應用投入運行或正在制造之中,可以預見,未來的幾年將是循環流化床飛速發展的一個重要時期。
    循環流化床鍋爐的特點之一是風系統復雜,風機種類多,投資高,運行電耗高。因此在循環流化床鍋爐的風機上應用變頻調速設備能夠降低機組的廠用電率,而且由于變頻器調速所具有的優良特性,其應用可為鍋爐機組的自動化控制打下設備基礎,從節能與運行管理上降低機組運行成本。

    1、循環流化床機組煙風系統介紹

    循環流化床鍋爐系統通常由流化床燃燒室(爐膛)、循環灰分離器、飛灰回送裝置、尾部受熱面和輔助設備等組成。循環流化床鍋爐系統通常由燃燒系統和汽水系統所組成,燃料在鍋爐的燃燒系統中完成燃燒過程,并通過燃燒將化學能轉變為煙氣的熱能,以加熱工質;汽水系統的功能是通過受熱面吸收煙氣的熱量,完成工質由水轉變為飽和蒸汽,再轉變為過熱蒸汽的過程。
    循環流化床鍋爐的煙風系統是循環流化床鍋爐的風(冷風和熱風)系統和煙氣系統的統稱。循環流化床鍋爐的風系統主要由燃燒用風和輸送用風兩部分組成。前者包括一次風、二次風、播煤風(也稱三次風),后者包括回料風、石灰石輸送風和冷卻風等。
    引風機的作用是把燃料燃燒后所產生的煙氣從鍋爐中抽出,并排入大氣。
    循環流化床鍋爐的一次風是經空氣預熱器加熱過的熱空氣,主要作用是流化爐內物料,同時提供爐膛下部密相區燃料燃燒所需要的氧量。一次風由一次風機供給,經布風板下一次風室通過布風板和風帽進入爐膛。
    循環流化床鍋爐的二次風除了補充爐內燃料燃燒所需要的氧氣并加強物料的摻混外,還能適當調整爐內溫度場的分布,起到防止局部煙氣溫度過高、降低NOX排放量的作用,二次風一般由二次風機供給,有的鍋爐一、二次風機共用。
    循環流化床鍋爐的燃燒要求以上各風機的風量需要隨時調整,以保證配風比合適以維持爐膛內穩定、保證鍋爐正常、高效燃燒,保證鍋爐供汽和汽輪機的發電。傳統設計的以上一次送風機、二次風機以及引風機采用入口導流器(或稱擋板、風門)開度調節的離心式風機。由于一般設計風量、風壓均按要求比額定工況留有較大設計裕度,因此一般風機、電機選型偏大,運行種又由于負荷的變化可能經常需要調節,實際風門開度在30%~80%,導致風機經常工作在低效區,浪費損失大量能源。另外由于風門調節的風量線性度不好,在進行風門開度調節時經常出現開度變化不大但風量變化很大的情況,要實現風量精確配比要求的自動燃燒的很難實現,影響循環流化床鍋爐的運行效率與運行管理水平。
    我公司ZINVERT型高壓變頻調速系統具有在國內多個循環流化床鍋爐的各種風機成功應用的經驗,節約了機組運行時輔機大量的廠用電,還有些循環流化床鍋爐已實現了全自動燃燒。

    2、改造項目介紹之一

    2.1用戶簡介
    東莞德永佳紡織制衣有限公司位于廣東省東莞市,是香港上市公司——德永佳集團在國內的主要生產基地。公司占地面積約1000畝,注冊資金12.3億港元,投資總額24億多港元,在職員工近萬人,是全球最大的針織布生產商之一。公司現有紡紗廠、織廠、染布廠、染紗廠等四個生產廠以及獨立的研究開發部、品質檢定室等部門,產品主要有針織用胚紗、色紗、針織胚布、色布,產品全部外銷,其中近70%銷往歐美國家和地區,近30%銷往亞洲其它國家和地區,主要客戶為POLO、NIKE、ADIDAS、GAP、NEXT、BALENO等國際著名品牌服裝制造商。
    東莞德永佳紡織制衣有限公司自備熱電站的共有六臺機組,其中#1~#4機組采用75t/h循環流化床鍋爐,#5、#6機組采用130t/h循環流化床鍋爐。



    2.2改造項目工況介紹
    對該廠熱電站循環流化床鍋爐機組風機的變頻調速改造已進行兩期,一期工程為對#1機組的75t/h鍋爐的引風機450kW/10kV電動機采用ZINVERT-A9H630/10Y進行變頻改造,后系統運行穩定、節能效果顯著;該廠在設備安全穩定運行半年多后追加續購四套變頻器,為新建的#6機組13075t/h鍋爐的一次風機、二次風機、引風機都配備了變頻器。表1為風機在變頻改造前或采用工頻運行時,調節風門工作時的運行工況:


    2.3項目改造方案
    改造前:原系統10KV高壓開關柜至電機,電機與風機直接連接,通過風門擋板的開度來調節流量。
    改造后:系統10KV高壓開關柜至ZINVERT變頻器,ZINVERT變頻器與電機相連,通過調節電機的轉速來調節流量,如圖一所示,此時電機與風機間不用做任何改動,且變頻調節時風門檔板可全開。


    利用DCS控制系統的預留點,設計高壓變頻改造控制、運行監視系統,DCS系統輸出 4-20mA電流信號控制Zinvert智能高壓變頻調速系統的運行頻率, Zinvert智能高壓變頻調速系統反饋4-20mA電流信號指示Zinvert智能高壓變頻調速系統的輸出頻率,控制電機的運行轉速。Zinvert智能高壓變頻調速系統同時接收DCS控制系統的啟動、停止、急停、復歸控制信號,調整運行狀態。
    當Zinvert智能高壓變頻調速系統故障時,系統輸出故障停機和報警信息,用于提示用戶啟動故障處理措施,同時Zinvert智能高壓變頻調速系統將信號發送給DCS,在DCS系統上顯示故障,及時的排除故障。
    為保證Zinvert智能高壓變頻調速系統操作的安全性,需從改造電機的進線開關柜把斷路器(或接觸器)的狀態信號接入Zinvert智能高壓變頻調速系統,并且Zinvert智能高壓變頻調速系統的允許上電信號串入開關柜斷路器的合閘回路,Zinvert輸出的故障跳閘信號接入斷路器的分閘回路,當出現嚴重故障時及時跳開斷路器保護Zinvert智能高壓變頻調速系統及電機。


    2.4改造節能效果
    2.4.1 在75t/h循環流化床鍋爐引風機變頻改造節能效果
    試驗條件:#1鍋爐引風機變頻運行, #2,#4鍋爐引風機工頻運行,記錄供氣量和引風機用電。
    試驗方式:從2005年9月21日0時至2005年9月29日23時,每小時記錄3臺爐的引風機累計有功電度、電流、功率、供汽量、累計供汽量,對數據進行比較。最終的統計記錄如表2。


    從統計數據看,#1引風機變頻改造與#2爐相比噸供汽量引風機節電率達61.3%,與#4爐相比噸供汽量引風機節電率達60.5%,平均節電率可達60.9%。
    2.4.2 在130t/h循環流化床鍋爐引風機變頻改造節能效果
    試驗條件:#6爐130t/h循環流化床鍋爐,風機系統配置:兩臺280kW引風機,560kW一次送風機,250kW二次風機,全部配置高壓變頻器調節。#5爐130t/h循環流化床鍋爐,風機系統配置:兩臺355kW引風機配液耦調節,710kW一次送風機風門調節,315kW二次風機配液耦調節。
    試驗方式:兩臺爐正常運行,#6爐從2006年5月29日22:00至6月1日15:00進行數據記錄;#5爐從2006年5月29日17:00至5月31日23:00進行數據記錄。最終的統計記錄如表3。


    按輸入功率計算,風機系統整體節能率:38.507%;
    按累計電度計算,風機系統整體節能率:42.826%。

     
     
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