高压变频技术在热源厂循环流化床锅炉风机上的应用0单螺杆泵

高压变频技术在热源厂循环流化床锅炉风机上的应用

高压变频技术在热源厂循环流化床锅炉风机上的应用 2011年12月10日 来源： 1 引言风机是一种量大面广、耗电量极大的动力机械。我国每年风机的电能消耗占总消耗的10％以上，在电力、钢铁、煤炭、冶炼工业中，风机的耗电量往往占生产用电的20％以上。因此，对风机的节能研究具有十分重要的经济意义。

风机系统中流量的调节常采用改变档板开度的方式，因而在档板上产生附加的压力损失。消耗了大量能源。采用变频调速技术改造风机系统，不仅可以节约能源，而使系统运行更加合理可靠。

哈尔滨市华能集中供热有限公司在建的热源厂，设计规模为6台116MW（160t）循环硫化床热水锅炉，3台75t/h循环硫化床蒸汽锅炉，2台12MW背压式汽轮发电机组，总供热面积为1800万平方米，最大热负荷为1054.8MW。

项目建成后可以承担起哈尔滨市道里、道外两个区大部分的冬季取暖任务。项目03年开始建设，04年投产2台116MW热水炉，05年底已有4台116MW热水炉、三台75t/h蒸汽炉和两台12MW背压机组投入运行。九台循环硫化床锅炉全部为哈尔滨锅炉厂生产，其中116MW循环硫化床热水锅炉是该厂生产的第一台目前国内最大的循环硫化床热水锅炉。

循环硫化床作为一种清洁高效燃烧技术在国际上被广泛认可，其具有燃烧适应性广、燃烧效率高、氮氧化合物排量低、负荷调节范围大、污染物排放低等特点，属于环保型锅炉，是国家大力推广的新型锅炉。其燃烧工艺如下：燃料由炉前给煤系统送入炉膛。送风系统由一次风（鼓风）和二次风组成，一次风由炉床下部送入炉膛，主要保证料层流化：二次风沿燃烧室分级多点送入，主要增加炉膛的氧量起到助燃作用。燃烧后的物料变成一些较小的颗粒随烟气一起进入分离器，经过固气分离其中大部分颗粒由分离器下部的返料器从新送入炉膛，使炉膛内有足够高的灰度，保证流化；烟气经过电除尘器由引风机抽出。

2 系统技术方案分析 对循环硫化床锅炉调节主要就是对风系统的调节。目前调节风量的主要方法由通过风门挡板开度调节和改变电机转速调节。其中以对电机变频调速为最优。

在一期工程中5#、6＃热水炉三大风机中我们使用了国内某家生产的斩波内馈调速系统，该系统实际上为转子串级调速的升级，转速调节范围60％～100％。在04年和05年的使用中发现了许多问题。比如，调节范围小（30Hz～50 Hz）、故障率高、谐波大、不能实现真正的软启动等，最为严重的是由于该系统的配套电机必须是转子带滑环、碳刷的特种电机，使用中故障率很高，碳刷磨损很严重，平均一个月就要停炉换滑环、碳刷。对供热稳定、平时的日常使用维护带来很多问题。

在二期工程中根据现场的工艺情况和前一年的使用情况，我们选用了6台东方日立（成都）电控设备有限公司生产的高压大功率变频器，6台变频器分别控制3＃、4＃热水炉的一次风机（1250kW/6000V）、二次风机（250 kW/6000V）、引风机（800 kW/6000V）。

3 装置原理特点

附图 单元串联多电平拓扑结构该高压变频器系统采用直接“高—低—高”变换形式，为单元串联多电平拓扑结构（见附图），主体结构由多组功率模块串并联而成，从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出。以8级变频器为例，每相由8个PWM变频功率单元串联实现直接高压输出，三相24个。每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1/8的输出电压和1/24的输出功率，相电压为433×8＝3464V，所对应的线电压为6000 V。经叠加后线电压波形具有33阶梯电平，它相当于48脉波变频，理论上47次以下的谐波都可抵消，总的电压和电流失真率可分别低于1.2%和0.8%，堪称无谐波污染变频器。

它对电网谐波污染小，输入电流谐波畸变小于3％，电网输入电压谐波畸变小于3％，直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准，输入功率因数达0.95以上，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置，输出波形质量好，输出电流谐波畸变小于3％，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪声、输出dv/dt、共模电压等问题，不必加输出滤波器，就可使用普通的鼠笼异步电机。

变频装置具有工频旁路功能，用于变频与工频之间的切换；旁路刀闸容量满足工频要求，刀闸具有防误操作的机械闭锁功能，并带有电磁锁，以作为电气连锁的保护，防止误操作。变频器、断路器、刀闸和电缆的一次电路。

4 节能分析通过流体力学的基本定律可知：风机、水泵类设备均属于平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有以下关系：Q∝n，H∝n2，P∝n3即流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。3＃、4＃热水炉在保证负荷的情况下：引风机实际运行平均在45 Hz；一次风机平均42 Hz；二次风机平均35 Hz。如果在工频下使用风们挡板控制一台炉一个月使用电量

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