火力发电厂加装脱硫后引风系统的改造

董伦 DONG Lun

（辽宁省丹东化纤公司，丹东 118002）

（Liaoning Dandong Chemical Fiber Company，Dandong 118002，China）

1 问题的提出

我公司发电厂为化纤生产的自备电厂，发电厂由2台90T/H和1台150T/T煤粉炉。2台1.2万KW直流发电机组成。俗称三炉两机运行方式。送风系统由2台6KV 185KW和1台6KV 310KW交流电动机组成。引风系统由4台380V 185KW交流电动机组成。此外，还有给粉系统，给油系统，供水系统及文丘里除尘器等。为适应国家环保的要求，电厂排烟系统必须加装脱硫系统的要求，我公司于2010年投资了200多万对电厂进行加装脱硫系统的技术改造，脱硫改造之前，送风系统和引风系统的风量调节都是由风机上所带的闸板阀来调节的，加装脱硫后，随着影响锅炉燃烧因数的增多，为保证炉膛内压力微负，引风系统的风量及风压必须随时调节。引风系统风量风压的量值及跟随时间的准确性一是可以保证锅炉燃烧效率的提高，二是引风系统自身可以大大提高能源的利用率。

2 风机的节能原理

众所周知，风机的工作点是由风机的风量风压特性曲线决定的。如根据锅炉负荷需减少风量，可用两种方法来实现。一是关小风机或风道上的闸板阀，二是降低风机的转速。如关小闸板阀来实现，风量将从Q2减少到Q1，减少量为△Q1，而风压将从H1升高到H2，增加值为△H1。如果用减少风机风量方法来实现，而闸板阀开度保持不变，风量将从Q2减少到Q1，风压将从H2减小到H1，减少值为△H2。以上这两种减少风量的方法却得到两个不同的风压H1和H3，其差值为H1-H3，这个差值对用户来说是多余的，也就是说：用闸板阀来调节风量时这个压力白白被浪费掉了。用变频调速时，根据风机风量，风压及功率的比例关系，改变风机的转速n可使风机的流量Q，风压H和功率P都随之响应的改变，其关系式为：风量比和转速比成一次方的关系。风压比和转速比成二次方关系。功率比和转速比成三次方关系。通过以上关系可以看出，改变风机的转速，就可以改变风机对应的风量、风压以及消耗功率等以满足锅炉引风机风量系统的要求。由于风机的消耗功率在改变转速时是按照三次方的关系下降的，因此，采用变频调速的节能效果非常显著。

3 控制系统变频调速的实现

电厂引风机的变频控制系统涉及的软硬组成和控制方式主要包括：PLC控制、变频器、管道、电气控制以及风机和各种传感器等；变频调速控制系统采用压力反馈变送器、PLC控制、变频器以及电机和风机等。除了进行变频设定、风量控制以及数据显示外，还可以加上位机控制和显示系统。电机和风机被变频器带动后，通过建立的特征模型控制器和上位机组态软件或组态王读取PLC中风机入口处管网的压力信号。读取的信号通过编制相应的PLC程序对程序本身进行比较和运算，上位系统按照职能PID控制器的控制原理输出一个电信号，并通过PLC转换A/D并输出电信号。为了改变电动机的运行品类和电压以及改变风机的转速，通过变频器的启动/停止和给定频率可以实现，由此便构成了以管网压力跟踪引风机疯了为标准的闭环反馈控制系统。

4 控制系统的硬件与软件设计

第一，硬件设计：在整个控制系统中，选用SIEMENS S7-400系列的PLC、ET200M智能终端及合资厂生产的3501型智能压力、富士FRN-P11型变送器等相关的电气元器件作为其硬件，此外，在系统中还应用了研华牌工控机，XP系统中装有WINCC上位机工控系统。四台电动机均是185KW－2极电动机。

第二，软件设计：在变频控制系统中，编制软件侧重于变频相应速度的问题。因此，本系统通过现场采集生产数据并结合实际生产情况虚拟了对应管网的压力值，同时采用了仿人智能PID控制算法，从而提高了自动控制系统的稳态性能并提高了变频系统的效率。为了简化编程，尽量在编入主程序输入输出风机加速度脉冲的扫描程序，对于其他程序则通过主程序中的周期扫描从而选取对应的子程序。由于将风机加速脉冲扫描程序和输入输出程序直接加入到了主程序，从而有效的提高了系统的读取速度。根据转程序产生的PLC程序扫描方式，当在主程序嵌入子程序后，执行扫描主程序的同时还在执行子程序，但是由于子程序存在的时差问题以及PLC主程序具有快速扫描的特性，从而导致风机的加速度变化能够快速的跟踪实际数据的变化而达到了实际的控制和节能效果。控制系统在变频系统中需要检测很多的信号，这些信号包括电机过载保护信号、短路保护信号以及管网风量检测信号等。故障在报警中分为重故障和轻故障，故障发生时，不影响整个系统自动运行的为轻故障，而对整个系统的运行影响很大的为重故障。系统在发生故障时会退出自动运行状态并发出故障报警信号以确保设备的安全，如果要恢复自动运行系统，只有在维修员维修后通过按钮或PLC内部切换使其运行状态在手动和自动之间切换，这样不仅解决了系统的故障问题，还能对设备和管网起到保护作用。

5 现场实际应用及数据测试结果

采用变频调速控制系统由于废弃了之前工频下运行的工作方式，因此，可以对风机的转速进行实时调节。我们采集了改造系统之后风机所耗电量的数据，（由于篇幅有限，此处省去表一，表二和表三）。改造之前风机是以2930转/分恒速运行的电机电流约300A～340A，基本属于满负荷运行。调节风机阀门由于增大了管网阻力而降低了风机的效率，因此，风机没有处于最佳工作状态而导致引风效果不理想。加之锅炉燃烧时产生大量的烟尘容易堵塞管网，尤其在除尘管网轴流的风机处，由于并行的冷却管直径不大，很容易堵塞而造成能力的浪费。根据测得的数据，锅炉生产气量在1，2，3月份几乎相同，引风机的基本工艺指标相同。改造前两个月的平均用电为517870KWH，而改造后月平均耗电为351070KWH，节约了146800KWH，节电率为28.35%。以每台风机每年工作10个月计算，每年节电 1468000KWH，节约电费 1468000×0.46＝67.5万元。由此可以看出，我公司185KW的电动机4台每年节电近70万元左右。

6 结束语

本文结合锅炉引风机管网系统设计了基于PLC、变频器的风机控制系统，介绍了该系统的实现原理。软件和硬件设计，经过实际测量风机节能效果方面也得到了显著的提高，此外，电机的机械特性、风机电机的基础震动、锅炉内的压力控制都得到了明显的改善。真是一举多得的好事情。

[1]商景泰.通风机手册[M].北京机械工业出版社.

[2]宋君烈.可编程控制器原理及应用[M].东北大学出版社.

[3]马晓峰.浅析火电厂脱硫烟塔合一技术的应用[J].科技情报开发与经济，2011(12).