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高压变频器在循环流化床锅炉(CFB)风机的应用
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关于循环流化床锅炉(CFB)的介绍

  锅炉的燃烧方式的三种形式:层燃(火床燃烧)、室燃(悬浮燃烧)、沸腾燃烧(介于前两者之间)。循环流化床属于沸腾燃烧方式,即所谓的半悬浮燃烧方式,适用于燃烧颗粒状固体燃料。

  在循环流化床锅炉中,存有大量床料,首次启动时人为添加床料,在锅炉运行时床料主要由煤中的灰、未反应的石灰石、石灰石脱硫反应产物等构成。床料在从布风板下送入的一次风的作用下处于流化状态,煤粒、床料及石灰石被烟气夹带在炉膛内向上运动,在炉膛的不同高度部分大颗粒将沿着炉膛边壁下落,形成物料的内循环;较小固体颗粒被烟气夹带进入分离器,进行分离,绝大多数颗粒被分离下来,一部分通过回料阀直接返回炉膛,另一部分通过外置式换热器后返回炉膛,形成物料的外循环;飞灰随烟气进入尾部烟道。通过炉膛的内循环和炉外的外循环,从而实现燃料不断的往复循环燃烧。

  2.1循环流化床锅炉技术的优缺点:

  优点:燃料适性好、燃烧效率高、气体污染物排放低、负荷调节范围大、飞灰和炉渣可综合利用等;循环流化床技术是目前最成熟,并已经商业化运行的洁净煤燃烧技术,在燃用劣质燃料和污染控制方面得到广泛的商业应用。

  缺点:由于流化床独有的布风板装置和飞灰再循环燃烧系统,使送风系统的风压一般运行在10KPA以上。由于风压的增大,使得锅炉受热面、耐火防磨内衬材料、风帽等系统的磨损度比一般的高,冷渣器的落渣堵塞,燃煤粒径过大,灰渣含碳量高、蒸汽温度难以保证,由于风压的增大,也使得循环流化床锅炉风机电耗大,烟风道阻力高缺点。一般循环流化床锅炉用电比率比煤粉炉至少高4%-5%以上。

  循环流化床锅炉的风烟系统:

  循环流化床锅炉示意图如图所示。

循环流化床锅炉示意图

循环流化床锅炉示意图

  循环流化床锅炉通过一次风机(有的锅炉一、二次风机共用,称为送风机或者鼓风机),将先经过空气预热器加热过的热空气,送入炉膛,主要是流化炉内物料,同时提供炉膛下部密相区燃料燃烧所需要的氧气。对于容量较大的流化床锅炉,还专门设计有多台流化风机,起到流化炉内物料的作用。同时,通过二次风机,提供补炉内燃料燃烧所需要的氧气并加强物料的掺混,还对整炉内温度场合的分布。炉膛里燃烧后的烟气,通过循环灰分离器,飞灰回送装置等,将燃烧未完充分的烟气循环燃烧,废气最后经过除尘器,通过引风机排入大气中。

  2.2循环流化床风机系统控制难点:

  由于循环流化床锅独特的燃烧特性,使得其对风量和风压的控制的要求更高:

  A、通过一次风压与风量的保证物料在炉膛内的正常流化,并要使风量与燃料量相匹配,以保证燃烧的经济性;

  B、必须使引风量与送风量相匹配以维持炉膛压力在正常范围内(一般为较小负压),以保证锅炉的安全性。为了保证物料的流化,循环以化床锅炉所配置的一次风机的风压都较高。

  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,以保证锅炉正常高效燃烧。但对于传统设计上的风机,一般均采用入口导流器(即挡板或者风门)的开度调节风压与风量。由于一般设计的风量、风压均按需求比额定工况留有较大裕量,因此一般风机选型和电动机的选型偏大,运行中又由于负荷的变化可能经常需要调节,实际风门开度在30%~90%之间调整,且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风量变化异常情况,调节的响应速度也跟不上,加大了调节的难度。再者通过风门调节风量,使得风机经常工作的低效区,浪费大量能源。

  三、循环流化床风机系统的变频改造

  对于大容量的循环流化床锅炉,采用的是双风机系统,其可靠性要求与普通煤粉锅炉相同,当一台风机(变频器)故障时,不至于引起锅炉灭火,只是会引起比较大的扰动,并会甩掉一部分负荷。为将扰动降到最小,所以对于大容量的循环流化床风机的一、二次风机、引风机的变频改造采用了“一拖一”自动旁路控制系统,而对于两用一备用流化风机,考虑到经济性,则采用“一拖一”手动旁路的控制系统,以下本文简单介绍HARVEST系列的变频器及两种控制系统在循环流化床风机上的应用。

  3.1HARVEST系列高压变频器的介绍:

HARVEST系列高压变频器典型结构

HARVEST系列高压变频器典型结构

  北京利德华福电气技术有限公司的HARVEST系列为单元串联多电平高压变频器,采用多个独立的低压功率单元串联来实现高压输出,主要包括移相变压器与功率单元两大部分。并辅以其他控制系统,如主控箱、PLC等,让变频器的运行状态能够实时记录,并有完整的保护功能

  A、移相变压器,主要功能为将输入电压降为700V左右的电压,供给功率模块,并通过多重化设计,使得变压器二次侧各绕组的谐波电流相互抵消,基本上消除了变频器对电网的谐波污染。

  B、功率单元是整台变频器实现变压变频输出的基本单元,每个功率单元都相当于一台交-直-交电压型单相输出的底压变频器,输出等幅的PWM波形,但每个功率单元相互间有确定的相位偏移,串联叠加以后,在变频器输出侧得到的是正弦阶梯状PWM波。

  C、变频器的控制采用DCS远程控制,通过一路4-20MA模拟量,直接控制变频器的输出转速,以达到控制风机风压、风量的目的。在DCS侧,通过自动控制程序,根据负荷、炉膛压力等数据进行自动调节控制。

  D、变频器控制电源采用两路交流220V电源,两路电源互为备用,在其中一路电源失电之后可以进行无扰切换,并将报警信号送至DCS,方便检修人员的故障排除。

  E、变频器冷却采用空水冷方式冷却加空调辅助冷却,变频器散热的热风,通过水冷器进行热交换,又回到室内继续循环,采用空水冷方式冷却,变频器室实际与外界没有空气交换,对变频器室的环境起好很好的改善效果,同时,在后期维护上,空水冷相对于其他散热方式,如空调循环,维护量都相对应少很多。在变频室内还安装有空调,在空水冷设备正常投入使用的情况下,空调只做为备用。

  3.2“一拖一”手动旁路变频改造介绍,主要应用负载为流化风机:

“一拖一”手动旁路变频改造

  如图所示,“一拖一”手动旁路变频器一次回路由三个手动刀闸构成,变频器输入刀闸QS1,变频器输出刀闸QS2,工频旁路刀闸QS3。并且三个刀闸之间有完整的互锁功能:变频器输出刀闸QS2与工频旁路刀闸QS3之前的机械互锁,其中一个合闸之后,另一个不能合闸,主要是防止两个刀闸同时合闸时,变频器的反送电,导致变频器功率单元的损坏。

  循环流化床锅炉的流化风机一般是三到五台,主要看炉膛及风烟管道的结构及配套风机功率大小,宝丽华电厂流化风机为三台,正常运行情况下为两用一备,其中备用流化风机变频器处于热备用状态,即变频器的输入刀闸QS1与输出刀闸QS2为合闸状态,且高压开关QF在合闸状态,变频器处于高压带电待机状态,在其他两台风机或者变频器如果出现故障时,可以随时启动备用风机,立即投入使用,再将故障风机退出运行检修,检修完毕后再投入备用。

  由于流化风机是两用一备,在其出现故障之后可以立即开启备用风机,留有充裕的检修时间,所以考虑到经济状态,采用“一拖一”手动旁路系统即可满足连续生产的要求。

  3.3“一拖一”自动旁路变频改造介绍,主要应用负载为引风机,一、二次风机:

“一拖一”自动旁路变频改造

  如图所示,“一拖一”自动旁路变频器一次回路由两个手动刀闸及三个真空接触器构成,变频器输入刀闸QS1,输入接触器KM1,变频器输出刀闸QS2,输出接触器KM2,工频旁路接触器KM3。要检修变频器时,可以将手动刀闸QS41与QS42断开,形成明显的断点,以确保安全。变频运行时,合上KM41与KM42,当变频器出现故障时,系统会自动分断KM41与KM42,并延时合上KM43,电机以工频状态运行。

  虽然对于双风机循环流化床锅炉系统,其中一台风机有故障时,锅炉并不会熄火,只需要降负荷运行。为保证系统的连续运行,引风机,一、二次风机采用“一拖一”自动旁路系统,在变频器发生故障时,变频器将自动将KM41与KM42分闸,并发“重故障”状态信号至DCS,DCS接到变频器“重故障”状态信号之后,开始发出关风门指令,当风门关到一定开度时,变频器自动合上KM43,此时风机以工频状态运行。

  在经过现场多次的试验后,当变频器出现故障时,此时风门开度最好关到30%左右为最佳值,此时再将风机以工频状态运行起来,对整个锅炉系统的影响最小。在多次试验风门开关速度以后,确定了变频器故障切换工频的时间,即当变频器出现故障之后立刻开始计时,并分闸KM41与KM42,同时发“重故障”信号至DCS,DCS开始执行关风门逻辑,在经过29秒之后,风门大概关至30%开度,此时变频器自动将KM43合闸,风机恢复工频运行。

  所以,对于引风机、一、二次风机系统来说,当变频器有故障时,只有大概30秒左右的负荷压力波动时间,即可以恢复到双风机运行状态。这样可以保证系统的连续运行。

  可能对于不同现场来说有不一样的运行工况,可能风门的机械动作时间也不尽相同,HARSVERT系列变频器可以从界面上面自由设定切换工频的时间,以满足不同现场的工况的要求。

  四、结束语:

  对于宝丽华集团荷树园电厂变频器的改造情况来看,循环流化床锅炉风机系统的变频改造取得了很好的效果,方便了运行人员的调节,整个锅炉运行工况相对于工频状态下稳定得多,再者,通过变频改造,也降低了厂用电比率,起到很好的节能效果。


近期在宏观经济下行压力不减、国际原油连续重挫的影响下,PVC创出了上市以来新低。笔者认为,后市PVC缺乏实质性利好,四季度走势难言乐观。产能投放压力仍较大截止到目前,今年糊树脂的项目产能已全部投产,共计投放产能约900万吨。若按照投产计划,四季度PVC仍有90万吨的新增产能将要投产。PVC四季度走势难言乐观

按照财政部、国家发展改革委公布的《节能产品政府采购清单》的规定,空调为强制采购的节能产品,必须在清单范围内进行采购。在空调协议供货招标时,国采中心已经将入围《节能产品政府采购清单》作为门槛条件,严格贯彻相关政策。数据显示,2008年以来,中央国家机关空调采购总规模呈现攀升趋势。2012年中央国家机关空调集中采购总规模3.27亿元,其中协议供货采购额占2.16亿元,比2011年增加约20,占空调采购