该文分析了济三电力CFB锅炉原一次风机调速方式存在的问题，介绍了高压变频器在#1锅炉一次风机上的应用改造情况，并分析其改造成功后的优缺点，基本上变频装置和一次风机均能可靠运行，变频改造后的一次风机能够满足CFB锅炉正常运行时风量、风压的要求，将其推广应用在#2锅炉一次风机的应用提供了有益启示。

    1.概况

    济三电厂的锅炉是由哈尔滨锅炉有限公司制造，额定出力是440t/h-13.7Mpa，与135MW汽轮发电机组相匹配。锅炉燃用低热值的煤矸石和煤泥。锅炉主要由炉膛、高温绝热分离器、自平衡"U"型回料阀和尾部对流烟道组成。

    2.改造原因

    一次风机原调节方式采用的是传统做法，即风机以定速方式运行，通过风机进口挡板来调节风量和风压，节流损失现象非常突出，造成能耗增加。为此，经多次组织到同型CFB兄弟电厂就一次风机变频改造的相关问题进行了实地考察，为一次风机变频改造的可行性分析取得了第一手资料。

    根据流体力学原理，风机轴功率P、风量Q、风压H与转速N的关系为：风量和电机的转速是成正比关系的，风压与转速的平方成正比，而所需的轴功率与转速的立方成正比关系。比如：当需要80%的额定风量时，通过调节电机的转速至额定转速的80%，调节频率到40赫兹即可，这时所需功率将为原来的51.2%，如下图所示，从风机的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果：

    当所需风量从Q1减小到Q2时，如果采用调节门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P2与面积H2 Q2成正比;如果采用调速控制方式，风机转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HB Q2成正比，轴功率下降了很多。对于上述分析，我厂决定首先对#1炉一次风机(共两台)进行变频器改造。

    3.改造过程

    一次风机的设计型式：单吸、双支撑、离心式;风量：141337 Nm3/h全压：24.7kPa;轴功率：1209kW;转速：1486 r/min。采用的变频装置与电动机的连接方式采用了"自动旁路一拖一"的方式，使其具备变频方式与工频方式互相平稳(无冲击)自动切换的功能，亦即一旦变频装置出现严重故障时，应能马上断开进、出线开关，将变频装置隔离，并自动平稳地将电动机切换至工频方式维持其正常运行;反之，变频装置故障处理好或检修完毕后，亦能通过控制指令将电动机从工频运行状态瞬间平稳地自动切换至变频运行状态。在2010年6月份#1机组年度小修期间，按照上述改造方案对#1炉两台一次风机完成了高压变频改造工作。一次风机变频改造后，#1炉一次总风量、一次风机出口风压与工频运行时，两者相差为0.2%左右，变化不大，能够满足CFB锅炉安全运行的要求，且一次风机在进行"变频转工频"、"工频转变频"切换时，一次风量由21万m3/h最低下降至15万m3/h，但由于时间只有50秒以内，对炉内的床料流化影响不大，炉膛负压最低只下降至-1506Pa，远远未达到炉MFT动作值-2.3k Pa，并不影响锅炉的安全运行。

    4.改造效果

    优点。由于我厂是自备电厂，根据负荷曲线，运行的概率大约为： 90%的时间运行在120MW，5%的时间运行在110MW，5%的时间运行在130MW。对一次风机高压变频改造前、后的节能效果进行记录对比，结果如下：

    变频装置设备及安装调试总费用：300万元;上网电价：0.40元/kW.h(不含税);运行时间：按照全年运行7200小时，则节约的电量ΔW：

    ΔW=698×7200×5%+642×7200×90%+726×7200×5%≈467万kw.h

    年收益额Q：Q=467 万kw.h×0.4=186.8万元。

    投资成本回收时间H：H=300÷186.8≈1.6年

    即使不考虑其他经济效益，仅以节电一项计算，就可在1.6年内收回投资成本。

    缺点：一方面受变频室温度限制，必须要有良好的冷却系统，包括水冷和空冷都必须保证质量性能可靠;另一方面受变频室环境卫生的限制，变频元件积灰误动作，使其安全系数降低，这两方面要进一步摸索研究。

    总而言之，锅炉一次风机变频改造后已经处于安全、经济、稳定的运行状态中，通过变频器的精细调节与控制，可以平稳地调整风机风量，并在运行中可任意调整锅炉负荷，使锅炉运行参数得到改善，提高了锅炉效率和机组的自动化控制水平，而且在节能降耗方面亦具有很明显的节能效果，值得大力推广应用。