智光ZINVERT系列高压变频调速系统在循环流化床锅炉机组中引风机

循环流化床锅炉技术是近几十年来迅速发展起来的一项高效低污染清洁燃煤技术。循环流化床技术是目前最成熟，并已商业化应用的洁净煤燃烧技术，在燃用劣质燃料和污染物控制方面有着独特的优势。国际上这项技术在电站锅炉，工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用，并向几十万千瓦给规模的大型循环流化床锅炉发展。国内在这方面的研究、开发和应用也是方兴未艾。由于流化床较高的燃烧效率，且具有较经济的脱硫效果，在能源、环境问题日益突出的今天，已有大量的循环流化床锅炉的应用投入运行或正在制造之中，可以预见，未来的几年将是循环流化床飞速发展的一个重要时期。
    循环流化床锅炉的特点之一是风系统复杂，风机种类多，投资高，运行电耗高。因此在循环流化床锅炉的风机上应用变频调速设备能够降低机组的厂用电率，而且由于变频器调速所具有的优良特性，其应用可为锅炉机组的自动化控制打下设备基础，从节能与运行管理上降低机组运行成本。

1、循环流化床机组烟风系统介绍

    循环流化床锅炉系统通常由流化床燃烧室（炉膛）、循环灰分离器、飞灰回送装置、尾部受热面和辅助设备等组成。循环流化床锅炉系统通常由燃烧系统和汽水系统所组成，燃料在锅炉的燃烧系统中完成燃烧过程，并通过燃烧将化学能转变为烟气的热能，以加热工质；汽水系统的功能是通过受热面吸收烟气的热量，完成工质由水转变为饱和蒸汽，再转变为过热蒸汽的过程。
    循环流化床锅炉的烟风系统是循环流化床锅炉的风（冷风和热风）系统和烟气系统的统称。循环流化床锅炉的风系统主要由燃烧用风和输送用风两部分组成。前者包括一次风、二次风、播煤风（也称三次风），后者包括回料风、石灰石输送风和冷却风等。
    引风机的作用是把燃料燃烧后所产生的烟气从锅炉中抽出，并排入大气。
    循环流化床锅炉的一次风是经空气预热器加热过的热空气，主要作用是流化炉内物料，同时提供炉膛下部密相区燃料燃烧所需要的氧量。一次风由一次风机供给，经布风板下一次风室通过布风板和风帽进入炉膛。
    循环流化床锅炉的二次风除了补充炉内燃料燃烧所需要的氧气并加强物料的掺混外，还能适当调整炉内温度场的分布，起到防止局部烟气温度过高、降低NOX排放量的作用，二次风一般由二次风机供给，有的锅炉一、二次风机共用。
    循环流化床锅炉的燃烧要求以上各风机的风量需要随时调整，以保证配风比合适以维持炉膛内稳定、保证锅炉正常、高效燃烧，保证锅炉供汽和汽轮机的发电。传统设计的以上一次送风机、二次风机以及引风机采用入口导流器（或称挡板、风门）开度调节的离心式风机。由于一般设计风量、风压均按要求比额定工况留有较大设计裕度，因此一般风机、电机选型偏大，运行种又由于负荷的变化可能经常需要调节，实际风门开度在30%～80％，导致风机经常工作在低效区，浪费损失大量能源。另外由于风门调节的风量线性度不好，在进行风门开度调节时经常出现开度变化不大但风量变化很大的情况，要实现风量精确配比要求的自动燃烧的很难实现，影响循环流化床锅炉的运行效率与运行管理水平。
    我公司ZINVERT型高压变频调速系统具有在国内多个循环流化床锅炉的各种风机成功应用的经验，节约了机组运行时辅机大量的厂用电，还有些循环流化床锅炉已实现了全自动燃烧。

2、改造项目介绍之一

    2.1用户简介
    东莞德永佳纺织制衣有限公司位于广东省东莞市，是香港上市公司——德永佳集团在国内的主要生产基地。公司占地面积约1000亩，注册资金12.3亿港元，投资总额24亿多港元，在职员工近万人，是全球最大的针织布生产商之一。公司现有纺纱厂、织厂、染布厂、染纱厂等四个生产厂以及独立的研究开发部、品质检定室等部门，产品主要有针织用胚纱、色纱、针织胚布、色布，产品全部外销，其中近70%销往欧美国家和地区，近30%销往亚洲其它国家和地区，主要客户为POLO、NIKE、ADIDAS、GAP、NEXT、BALENO等国际着名品牌服装制造商。
    东莞德永佳纺织制衣有限公司自备热电站的共有六台机组，其中#1～#4机组采用75t/h循环流化床锅炉，＃5、＃6机组采用130t/h循环流化床锅炉。


2.2改造项目工况介绍
    对该厂热电站循环流化床锅炉机组风机的变频调速改造已进行两期，一期工程为对＃1机组的75t/h锅炉的引风机450kW/10kV电动机采用ZINVERT-A9H630/10Y进行变频改造，后系统运行稳定、节能效果显着；该厂在设备安全稳定运行半年多后追加续购四套变频器，为新建的＃6机组13075t/h锅炉的一次风机、二次风机、引风机都配备了变频器。表1为风机在变频改造前或采用工频运行时，调节风门工作时的运行工况：


利用DCS控制系统的预留点，设计高压变频改造控制、运行监视系统，DCS系统输出 4－20mA电流信号控制Zinvert智能高压变频调速系统的运行频率，    Zinvert智能高压变频调速系统反馈4－20mA电流信号指示Zinvert智能高压变频调速系统的输出频率，控制电机的运行转速。Zinvert智能高压变频调速系统同时接收DCS控制系统的启动、停止、急停、复归控制信号，调整运行状态。
    当Zinvert智能高压变频调速系统故障时，系统输出故障停机和报警信息，用于提示用户启动故障处理措施，同时Zinvert智能高压变频调速系统将信号发送给DCS，在DCS系统上显示故障，及时的排除故障。
    为保证Zinvert智能高压变频调速系统操作的安全性，需从改造电机的进线开关柜把断路器（或接触器）的状态信号接入Zinvert智能高压变频调速系统，并且Zinvert智能高压变频调速系统的允许上电信号串入开关柜断路器的合闸回路，Zinvert输出的故障跳闸信号接入断路器的分闸回路，当出现严重故障时及时跳开断路器保护Zinvert智能高压变频调速系统及电机。


2.4改造节能效果
    2.4.1 在75t/h循环流化床锅炉引风机变频改造节能效果
    试验条件：#1锅炉引风机变频运行， #2，＃4锅炉引风机工频运行，记录供气量和引风机用电。
    试验方式：从2005年9月21日0时至2005年9月29日23时，每小时记录3台炉的引风机累计有功电度、电流、功率、供汽量、累计供汽量，对数据进行比较。最终的统计记录如表2。


从统计数据看，#1引风机变频改造与#2炉相比吨供汽量引风机节电率达61.3%，与#4炉相比吨供汽量引风机节电率达60.5%，平均节电率可达60.9%。
2.4.2 在130t/h循环流化床锅炉引风机变频改造节能效果
    试验条件：#6炉130t/h循环流化床锅炉，风机系统配置：两台280kW引风机，560kW一次送风机，250kW二次风机，全部配置高压变频器调节。#5炉130t/h循环流化床锅炉，风机系统配置：两台355kW引风机配液耦调节，710kW一次送风机风门调节，315kW二次风机配液耦调节。
    试验方式：两台炉正常运行，#6炉从2006年5月29日22：00至6月1日15：00进行数据记录；#5炉从2006年5月29日17：00至5月31日23：00进行数据记录。最终的统计记录如表3。


   按输入功率计算，风机系统整体节能率：38.507％；
   按累计电度计算，风机系统整体节能率：42.826％。