近年来。随着经济发展，国家对能源的需求不断增加，人们对环境保护和能源节约也越来越重视，对电厂这一类大型耗能单位进行技术改造。以降低能源消耗和提高生产效率的要求也进一步增强。以电力行业为例。国民经济的增长使电力需求十分强劲，而每年消耗的电能中，大部分是由火电厂提供的。以2006年为例，全国发电量达到28 344亿kW ·h。其中火电发电量达23 573亿kW ·h，约占全国发电总量的83．16％ ，同时，火电厂机组耗煤总量占全国总耗煤的比例达到了53．4％ ， 成为全国耗煤最多的行业煤的高效率低污染燃烧技术对于社会的可持续发展具有重要意义。如何在火力发电厂中降低煤耗已成为关注的重点。除采用高参数、大容量的电厂以提高电厂效率、降低煤耗外，在电厂设计中还需采用其他有效措施以进一步达到节能目的。
1 循环流化床机组
循环流化床是一种适于固体燃料的清洁高效的燃烧技术。固体颗粒(燃料、石灰石、砂粒、炉渣等)在炉膛内以一种特殊的气固流动方式(流态化)运动。离开炉膛的颗粒又被分离并送回炉膛循环燃烧。炉膛内固体颗粒的浓度高，燃烧、传质、传热、混合剧烈，温度分布均匀，固体颗粒在炉膛内的内循环和外循环十分强烈，在炉膛内的停留时间较长，保证了较高的燃烧效率。
循环流化床燃烧技术是近二十多年来发展的洁净煤燃烧技术，其燃烧方式特别适用于高灰分、低挥发分的煤矸石、洗中煤等劣质煤，具有较好的燃料适应性。另外，循环流化床锅炉在燃烧过程采用炉内喷钙、低温燃烧，可同时达到脱硫脱硝的目的，具有较好的环保特性。其典型的燃烧工艺如图1所示。
1 循环流化床机组
循环流化床是一种适于固体燃料的清洁高效的燃烧技术。固体颗粒(燃料、石灰石、砂粒、炉渣等)在炉膛内以一种特殊的气固流动方式(流态化)运动。离开炉膛的颗粒又被分离并送回炉膛循环燃烧。炉膛内固体颗粒的浓度高，燃烧、传质、传热、混合剧烈，温度分布均匀，固体颗粒在炉膛内的内循环和外循环十分强烈，在炉膛内的停留时间较长，保证了较高的燃烧效率。
循环流化床燃烧技术是近二十多年来发展的洁净煤燃烧技术，其燃烧方式特别适用于高灰分、低挥发分的煤矸石、洗中煤等劣质煤，具有较好的燃料适应性。另外，循环流化床锅炉在燃烧过程采用炉内喷钙、低温燃烧，可同时达到脱硫脱硝的目的，具有较好的环保特性。其典型的燃烧工艺如图1所示。
图1 循环流化床锅炉系统
Fig．1 System diagram of CFB boiler
燃料由给煤机送入炉膛； 一次风由锅炉底部送人，主要用于维持燃料粒的流化；二次风沿燃烧室侧壁多点送人，主要用于增加燃烧室的氧量，提高燃烧效率；燃烧后的大量颗粒随烟气进入旋风分离器，与烟气分离：分离出来的颗粒经回料阀回到燃烧室继续燃烧；分离出来的烟气则经过除尘器除尘后，由引风机引入烟囱排出。实际运行中，循环流化床的燃烧效率可高达97％ ～99％ 。
2 节能改造方案由于X-独特的燃烧特性， 与传统的煤粉式锅炉相比，循环流化床锅炉对风量、风压的控制有更高的要求：为了保证锅炉燃烧的经济性，当燃料量改变时，必须相应地调节送风量，使之与燃料量匹配；为了保证锅炉运行的安全性，必须使引风量与送风量相配合以保证炉膛压力在正常范围内：通过一次风量及风压的调节以保证炉膛内物料的正常流化。与常规煤粉炉相比． 循流化床机组配置的风机压头较高， 目前调节风量主要是通过调节风门开度或采用变频调速技术控制风机转速。当采用调节风门开度的方式进行风量控制时． 容易出现：(1)节流损失大；(2)系统响应速度慢、调节品质差，自动投入率低，难以满足实际要求；(3)执行机构易出问题，维修费用高；(4)电机启动时会产生过电流．影响电机绝缘性能和使用寿命。变频调速技术由于较好地解决了上述问题， 正逐步在循环流化床机组中得以运用。循环流化床锅炉中的一次风机、二次风机、引风机均属于二次方转矩负载，在忽略风道变化因素后，有风量与转速成正比、风压与转速二次方成正比、机械轴功率与转速立方成正比的关系。当采用高压变频器对这些电机进行变频调速控制时， 仅通过相对小范围内的频率改变，调节电机转速，即可实现风量的控制， 而且调节精度及响应速度有很大改善。同时．当电机转速降低时，由于轴功率与转速三次方成正比的对应关系．电机的轴功率显著下降，节能效果明显。
3 采用变频技术对循环流化床机组改造应注意的问题
(1)循环流化床对风压的要求很高， 对一次风机进行变频改造时，应考虑最低安全转速限制，确保在最低转速运行时，能保证炉内流化。(2)由于变频改造后相当于增加了中间环节，系统可靠性降低，在DCS系统中重点考虑变频设备故障后的应急处理。(3)由于变频器属于电力电子产品， 对运行环境的要求较高，应注意对环境的日常清洁，对风冷型的高压变频器．特别注意风道的畅通。(4)对风系统作变频改造时， 尽量避免l台工频运行，l台变频运行， 由于2台出口风压的不一致，可能导致风机喘震或者效率明显降低，不利于设备长期运行。(5)在实际运行时， 当负荷较低时，2台设备变频运行可能比l台设备变频运行更节能。
4 案例分析
2006年， 内蒙占华电马达热电有限公司对其1台150MW 火电机组的锅炉引风机进干亍变频调速改造。该火电机组采用480t／h的超高压冉热CFB循环流化床锅炉， 参与改造的2台锅炉引风机的参数为：1 400kW 、6 kV； 由湖北三环发展股份有限公司提供的2 台高压变频器 号为SH—HVF—Y6K／1400。改造完成后，在1号发电机组发电量相同工况下，1号炉引风机在变频条件和：I：频条件下6 h的耗电量对比试验结果见表1。
节能计算。 J：频条仲下： 号机组平均发电量为14．5万kW ·h／h的2 台引风机平均每小时耗电量为：(6 120+5 400)／6=1 920(kW ·h)。变频条件下：l号机组平均发电量为14．5万kW ·h／h的2台引风机平均每小时耗电量为：(4 320+4 320)／6=1 440(kW ·h)。平均每小时的节电量：1 920—1 440=480(kW ·h)。年节电量：480x5 500=2640ooo(kW ·h)(按年运行5 500 h计算)。年节电收益：2 640O00xO．4=105．6万元『按0．4元／(kW ·h)讨 算]。节电率：480／1 920=25％ 。改造成本回收时间：1号机组2 台引风机年节电收益105．6万元，具有显著的经济效益。
在此计算过程中没有考虑供暖，按现场实际情况1号炉在8月份没有供暖，l1月份有供暖。即工频条件时的实际负载没有变频条件时负载大， 如将其考虑进去节电量远大于现有结果。以上数据是发电量基本在满负荷(14．5万kW ·h／h)条件下的节能，实际运行时由于发电量的波动， 节能量远大于以上值。设备投运近1 a来，平均节能率达到35％ ，最大节能率达到55％ 。除了明显的节电，采用变频率器还有以下优点：(I)高压变频器优良的软启动／停止功能(可以零转速启动)，启动过程最大电流小于额定电流，大大减小了启动冲击电流对电动机和电网的冲击。有效减小了电机故障。从而大大延长了电机的检修周期和使用寿命。同时还可有效避免冲击负荷对电网的不利影响；(2)变频改造后，原调节风门全开，大大减少其磨损，延长了风门使用寿命，降低检修维护费用，进一步降低了风道阻力；(3)变频改造后，原液力耦合器取消，节省了液力耦合器的维护费用；(4)高压变频器特有的平滑调节减少了风机以及电机的机械磨损，同时降低了轴承、轴瓦的温度．有效减少了检修费用，延长了设备的使用寿命。
5 结语
高压变频调速器已在多家电厂、水泥厂、化工厂、金属冶炼厂的风机和离心式水泵中得到应用．并取得良好的运行效果和节能效益。作为未来大型节能锅炉的发展趋势，循环流化床锅炉中又包含大量能应用高压变频调速技术的设备。由于循环流化床燃烧介质多样性，风系统、水系统设计选型时比煤粉炉偏大，实际节能效果比煤粉炉好。将高压变频调速
技术应用于循环流化床锅炉的设计和改造，对降低损耗、节约能源、减少成本、提高自动化控制水平，具有十分重要的意义和广阔的前景。
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