cfb鍋爐發電機組的節能技術探討

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循環流化床（cfb）鍋爐發電機組廠用電率高達12％左右，明顯地抵消了cfb鍋爐燃燒效率高、排放污染低、煤種適應性強等優勢。隨著我國cfb鍋爐大型化的快速發展，廠用電率高的問題越來越突出；如果不盡快解決這一問題，則成為制約cfb鍋爐大型化發展的瓶頸。在設計上積極采用變頻調速技術（高壓變頻裝置及低壓變頻裝置）、斬波內反饋調速電機技術，業主積極調研變頻等調速技術在電廠應用中遇到的問題及解決辦，法，在設計階段抓好這些節能工作可使cfb鍋爐發電機組的廠用電率降到接近同類型煤粉爐發電機組的程度。按135mw機組計每年因此可節約電量近3000萬度，價值近千萬元

1變頻調速技術在應用中的節能分析

1.1變頻調速技術的發展狀況

在電力生產中，泵與風機類轉動設備應用較多，其電能消耗和諸如閥門、擋板相關設備的節流損失以及維護、維修費用占到生產成本的7%~25%。隨著電力體制改革的不斷深入，競價上網的不斷推廣，節能降耗業已成為降低生產成本、提高產品質量和電廠競爭力的重要手段之一。變頻調速技術順應了工業生產自動化發展的要求，開創了一個節能降耗新時代。變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系，通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術，電力電子、微電腦控制等技術于一身的綜合性電氣產品。變頻調速技術的應用一改普通電動機只能以定速方式運行的陳舊模式，使得電動機及其拖動負載在無須任何改動的情況下即可以按照生產工藝要求調整轉速輸出，從而降低電機功耗達到系統高效運行的目的。目前，變頻調速技術已經成為現代電力傳動技術的一個主要發展方向。選用變頻系統的同時可通過與dcs的智能接口，實現設備系統的自動控制。

1.2變頻調速技術節能分析

通常在電力生產中最常用的控制手段則是調節閥門、風門、擋板開度的大小來調整泵與風機類轉動設備。這樣，不論生產的需求大小，風機都要按額定轉速運轉，而運行工況的變化則使得能量以閥門、風門、擋板的節流損失消耗掉了。在生產過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設備損耗。從而導致生產成本增加，設備使用壽命縮短，設備維護、維修費用高居不下。風機、泵類設備多數采用異步電動機直接驅動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差等缺點。不僅影響設備使用壽命，而且當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備，時常出現泵損壞同時電機也被燒毀的現象。近年來，出于節能的迫切需要和對產品質量不斷提高的要求，加之采用變頻調速器（簡稱變頻器）易操作、免維護、控制精度高，并可以實現高功能化等特點；因而采用變頻器驅動的方案開始逐步取代風門、擋板、閥門、液偶的控制方案。通過流體力學的基本定律可知：風機、泵類設備均屬平方轉矩負載，其轉速n與流量q，壓力h以及軸功率p具有如下關系：q∝n，h∝n2，p∝n3；即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。采用變頻調速技術改變電機轉速的方法，要比采用閥門、擋板調節更為節能經濟，設備運行工況也將得到明顯改善。

1.3與滑差調速相比

滑差調速的控制方式比較典型可靠，但其存在著調速精度差、范圍窄、線性不好、能耗高等缺點，而變頻調速系統的特點正好克服了傳統滑差調速系統的不足，具有效率高、無轉差損耗、調速范圍寬、特性硬、精度高、起制動方便靈活、能耗小的特點，既具有交流感應電機的長處，又具有直流電機的調速性能，有非常顯著的可靠節能效果。與傳統的滑差電機相比變頻調速系統更有維護量小、啟動電流小、系統功能較為完善、給操作人員提供了便利等優勢。

2廣泛應用高、低壓變頻技術

生活水泵、消防水泵、除鹽水泵等采用380v電機的設備可應用低壓變頻技術進行變頻調速。采用6kv電機的泵與風機可應用高壓變頻技術，可取得明顯效果。

以大型440t/h級cfb鍋爐發電機組為例：可設計安裝多套高壓變頻裝置(如一次風機6kv、1400kw，引風機6kv、1250kw，二次風機6kv、710kw，播煤增壓風機6kv、250kw，凝結水泵6kv、280kw，給水泵6kv、3400kw，循環水泵6kv、800kw)。可設計安裝多套低壓變頻裝置(4-6套計量皮帶給料機，5套羅茨風機，1套石灰石加料機，2套冷渣機，2套點火增壓風機，生活水泵、消防水泵、除鹽水泵等水泵，2套點火增壓風機)。當采用以上措施在發電機組正式投產后，廠用電率可下降到9％以下，可與同類煤粉爐的廠用電率相當，這樣就有效地克服了cpb鍋爐廠用電率高的缺陷。

實踐證明，變頻器用于風機、泵類設備驅動控制場合取得了顯著的節電效果，是一種理想的調速控制方式。既提高了設備效率，又滿足了生產工藝要求，并且因此而大大減少了設備維護、維修費用，還降低了停產周期。直接和間接經濟效益十分明顯。

3積極應用斬波內反饋調速電機技術

近幾年內反饋交流調速電機技術和控制系統得到快速發展，產品有大、中容量6kv、10kv電壓等級。斬波內反饋調速系統利用現代電子技術，控制電動機轉子（繞線式）感應電流，從而控制轉子輸出轉矩，達到調速目的。與變頻調速相比，內反饋調速系統接于電機轉子回路，工作電壓低，運行穩定可靠，且在低速下仍能保持較高的功率因數，效率較高；與傳統調速方法相比，內反饋調速系統在調速時不用改變電機接線即可實現平穩調速，不需額外增加開關，改善開關運行工況，對高壓電機具有重要意義；內反饋調速系統利用逆變回路將轉子剩余能量反饋回電源系統，不消耗電能，效率特高。斬波內反饋調速電機系統改變傳統風機、泵類啟動及流量調節模式，根據負荷情況降低流量的同時能夠降低電機輸出功率達到節能目的，并能實現電機的軟啟動。該系統能夠實現無級調速，取代風門、擋板、閥門流量控制。通過傳感器將有關物理量送入微機監控系統還可實現自動調速，并具有故障記憶知檢功能，能夠大大提高生產自動化管理水平。

通過對采用此種技術的電廠考察發現，斬波內反饋調速電機具有較好的節能效果，，采用斬波內反饋調速電機在調速工況下可節電40%以上，實際使用證明可明顯減低諸多風機、水泵的廠用耗電量,年節電顯著。早期設備元器件質量有待提高，曾因元器件燒壞導致系統停運，但調速系統停運不影響電機正常運行。近期設備此類事故明顯減少，且該產品售后服務較好，事故發生后一天內一般都能到達現場無償維修。總的看來內反饋交流調速電機技術和控制系統具有一定的先進性，有很大的采用價值和顯著的經濟效益。

4在系統設計方面降低廠用電耗

在設計初期應仔細考慮降低廠用電耗方面的工作，cfb鍋爐發電機組的廠用電水平就可接近煤粉鍋爐發電機組。在電廠設計初期設計單位應與鍋爐廠、輔機制造廠以及兄弟設計院進行廣泛交流，討論諸如輔機容量選擇、系統配置、阻力計算等若干方面的問題，為廠用電的降低打好良好的技術基礎。

在風機選型方面進行優化。先由鍋爐廠提出一個較準確的阻力計算值（不含任何裕量），最后進行整個煙風系統阻力計算后，統一按《大火規》考慮其裕量，可避免重復計算裕量后帶來的風機、偶合器及電機等不在高效區運行的狀況發生，可有效降低電耗。同時應注意《大火規》中循環流化床部分風機的流量及壓頭裕量規定的遠比常規煤粉爐送、引風機規定的裕量大的多，應進行廣泛調查合理選擇，以便使風機在高效區運行。

采用新型可靠的出渣方式。將鍋爐廠習慣配套的風水聯合流化床冷渣器改為滾筒式冷渣器或鋼帶式冷渣器，渣系統電耗可從330-400kw降至100-200kw，廠用電降低（節能效果）顯著。

根據來煤細度決定是否需要粗級破碎，最好設計一級篩分系統，既保證了鍋爐的粒度要求，又有效地防止了過破碎，還在一定程度上降低了廠用電。

在電廠總體布置上采取措施降低能耗。⑴在爐側就近布置渣庫，在兩爐之間布置石灰石粉庫，縮短輸送距離，降低電耗；⑵一、二次風機靠近空氣預熱器布置，降低了風道阻力從而降低電耗；⑶灰庫布置在廠區內且距電除塵較近，大大降低氣力除灰系統的電耗。

鍋爐制造廠的鍋爐本體設計對廠用電的影響較大。在設備招議標時應對比風量、風速等各種參數的差異并考慮對廠用電的影響。

5結論

循環流化床（cfb）鍋爐發電機組廠用電率高達10-12％，明顯地抵消了cfb鍋爐的諸多優勢。廠用電率高的問題已成為制約cfb鍋爐大型化快速發展的瓶頸。如在設計上廣泛采用變頻、斬波內反饋調速電機等高低壓調速節能技術，同時在鍋爐本體設計、系統配置、輔機選型等方面采取有效措施后，可使cfb鍋爐發電機組的廠用電率降到接近同類型煤粉爐發電機組的程度，與采用濕法煙氣脫硫裝置的同類型煤粉爐發電機組的廠用電水平相當。

參考文獻

1.江蛟.cfb電廠廠用電分析及降低措施.熱機技術.2004-4.

2.全國電力行業cfb機組技術交流服務協作網技術交流資料匯編《一》《二》《三》，北京：中國電力企業聯合會科技服務中心，2003.

3.交流調速系統.上海交通大學出版社出版4.許振帽變頻調速裝置及其調試、運行與維修.兵器工業出版社.