簡介
雲南大唐紅河發電公司現有兩台300 MW循環流化床(CFB)鍋爐，分別於2006年6月和8月相繼投產。鍋爐側二次風機設計餘量偏大且為恆速運行風機。機組在低負荷時，送風量需求減少，風機人口擋板開度很小，風機效率低，電耗大。因此，將鍋爐二次風機加裝高壓變頻裝置，提高風機運行效率，就成了300 MW CFB鍋爐節能減排的首要選擇 。
300 MW CFB鍋爐煙風系統介紹
300 MW CFB鍋爐為亞臨界、中間再熱、自然循環、單鍋筒、平衡通風鍋爐，爐膛下部採用雙褲衩型結構 j。鍋爐總共配備了13台6 kV的大型風機：2台一次風機、2台二次風機、2台石灰石風機、5台高壓流化風機(三運兩備)和2台引風機。一次風機主要提供鍋爐褲衩兩側爐內物料的流化風、密相區燃燒所需空氣，二次風機主要提供爐膛內煤燃燒所需要的空氣，石灰石風機主要提供石灰石粉進入爐膛所需要的輸送風，高壓流化風機主要提供鍋爐回料閥、外置式換熱器的流化風。引風機則是將經過尾部煙道換熱和電除塵淨化過的煙氣抽出，通過煙囪排向大氣。
變頻調速器從電網接收到50 Hz的交流電後，經整流、濾波將其轉換成直流電，再將直流逆變成頻率和電壓可調的交流電，最後輸出到交流電動機，以實現交流電機的變速運行。電機採用變頻調速控制，能使電動機的功率因素由8l%左右提高到95%以上，使電動機的效率得到提高，這就是變頻調速方式運行可以大幅度節電的原因 。
由於鍋爐二次風機在低負荷是通過調節人口擋板來進行調節，導致大量的節流損失。而進行變頻改造後，變頻器是在不改變電機原有性能的前提下，根據機組負荷的變化來改變電機的供電頻率和電壓，全開風機入口擋板，通過改變電機轉速來調節風量，使風機擋板內外風壓基本一致，降低了原來風機定速運行的節流損耗和高速風壓損耗，達到節能的目的。
風機變轉速調節改造的必要
改造前，我公司兩台300 MW CFB鍋爐在運行中升降負荷時，二次風機根據氧量進行工況調整，二次風機的運行工況調節是通過調節風機入口擋板開度來實現，雖然二次風機已經採用了高效離心風機，但實際運行效率並不高，主要有以下幾個原因：
(1)由於雲南電網每天的電量峰谷值非常明顯，差距很大，所以我公司兩台300 MW CFB鍋爐運行中經常會出現深度調峰運行的工況，鍋爐負荷在50% ～100%的額定負荷之間升降調節，燃燒工況變化大。鍋爐送風量變化很大，而二次風機的運行工況調節是通過調節風機入口擋板開度來實現，這樣會導致節流損失嚴重。
(2)在鍋爐風機變頻器改造之前，公司制定的節能措施是，當機組負荷降低至200 MW時，可根據機組運行情況停運一台二次風機，升負荷時再啟動二次風機運行。異步電動機在啟動時啟動電流一般能達到電機額定電流的5～8倍，二次風機電機頻繁啟停，對電機和廠用電系統形成很大衝擊。同時，強大的衝擊轉矩對電機和風機的使用壽命會產生很大的影響。
二次風機變頻器改造
二次風機電動機參數：型號：YFKK一630—4W，額定功率：2 240 kW，額定電壓：6 kV，額定電流：257 A，額定頻率：5O Hz。此次改造對二次風機電機進行了變頻改造，每台二次風機電機新增1台高壓變頻器，選用的是利德華福公司的HARSVERT—A06/270變頻器。冷卻方式採用空水冷。將變頻器接入到原有的風機電機與高壓開關櫃中。高壓變頻器由北京利德華福電氣技術有限公司生產，高壓變頻調速控制系統由變壓器櫃、功率櫃、控制櫃等三部分，以及工變頻切換高壓開關櫃組成 J。在正常情況下，每台變頻器拖動單颱風機電機運行。QF1和QF3實現機械互鎖，防止誤操作。
6 kV電源經變頻器輸入開關QF1到高壓變頻器，變頻裝置輸出經出線開關QF2送至電動機，風機變頻運行時，通過控制電動機轉速改變二次風機風量實現爐膛負壓的控制調節。當機組運行過程中變頻運行迴路(變頻器、QF1、QF2)發生故障時，系統自動聯跳QF2開關、QF1開關、變頻器，自動切換至QF3合閘啟動二次風機工頻運行，恢復風機人口擋板開度調節方式運行 。
變頻器改造前後風機電耗對比
1 鍋爐啟動時節能分析
機組啟動過程中的節能問題是一個需要長期研究的問題，具體採取的措施有：採用鍋爐低床料啟動、在保證鍋爐主燃料跳閘條件：總風量大於25%(230 kNm /h)的情況下，儘量按照低限控制。以往多次鍋爐啟動時總風量基本控制在450—500 kNm。/h左右，有時候會更高，風量越大，會導致爐膛內床料損失速度越快，床溫的溫升速度減慢，耗費更多的燃油進行助燃，延長了鍋爐的啟動時間。
所以，在鍋爐啟動時使用二次風機變頻運行，能使鍋爐總風量得到精確調整，並且二次風機電耗能明顯下降，在以後的鍋爐啟動過程中，可以逐步摸索，找出鍋爐啟動過程中一個最節能及安全的總風量控制，最佳化鍋爐的啟動過程。
2 鍋爐正常運行時廠用電率對比
通過數據統計，以2#爐為例，分析了兩台二次風機運行電流對比，單台二次風機電機額定功率為2 240 kW，額定電流為257 A，兩台二次風機額定電流之和為514 A，統計了2樣爐各個典型運行工況下的兩台二次風機在變頻改造前後運行電流之和，通過數據對比能發現明顯的節電效果。
總結
由於鍋爐二次風機變頻改造前在低負荷是通過調節人口擋板來進行調節，導致大量的節流損失。而進行變頻改造後，變頻器是在不改變電機原有性能的前提下，根據機組負荷的變化來改變電機的供電頻率和電壓，全開風機人口擋板，通過改變電機轉速來調節風量，使風機擋板內外風壓基本一致，降低了原來風機定速運行的節流損耗和高速風壓損耗，達到節能的目的。同時，降低了風機的運行轉速，風機運行噪音也大幅度降低，消除了因調節擋板控制風量而造成的管網內氣流紊亂、風量調節不準確以及管網振動等缺陷，延長了風機使用壽命；風機運行時調節風量平滑且精度高，有利鍋爐安全、經濟運行；技術改造投資回收周期短，技改後可創造很好的經濟效益；公司在節能降耗方面前進了一大步，大幅度地降低了廠用電率，取得了顯著的社會效果和經濟收益 。
