单台一次风机在线由工频切变频的操作探究

刘永利

（辽宁沈煤红阳热电有限公司 发电运行部，辽宁 辽阳 111000）

与煤粉锅炉相比，循环流化床锅炉的一大劣势就是风机的能耗高，导致厂用电率高。因此，对风机的节能改造势在必行。目前，国内许多采用循环流化床锅炉的发电厂对风机的电机均进行了由“工频”改造为“变频”的项目，以此来降低风机的能耗，节约厂用电，进而提高机组的经济性［1］。由于变频器本身就是一种节能元件，存在出现故障的可能，这就要求在处理完变频器故障之后在线进行由“工频”切换为“变频”的操作。因此，对风机由“工频”切换为“变频”的在线操作的探究十分必要。

1 设备简介

某厂锅炉采用最大连续蒸发量为1 125 t/h 的亚临界循环流化床燃煤锅炉，整体为岛式布置、全钢构架、紧身封闭。锅炉采用亚临界设计参数、自然循环、单锅筒、单炉膛、双布风板，并配备绝热式旋风气固分离器和8 台滚筒冷渣器，汽水系统采用一次中间再热方式，燃用煤矸石、煤泥、中煤、原煤的混合燃料，固态排渣。风道内安置两台启动燃烧器，每台风道燃烧器配两支油枪，另有8 支床上油枪分布在炉膛四墙。后烟井内布置高温过热器、低温过热器、低温再热器、省煤器以及管式空气预热器［2］。锅炉的基本技术参数如表1所示。

表1 锅炉技术参数

续表

2 风机电机加装变频器改造方案

循环流化床锅炉采用的是裤衩腿形式的炉膛（不带外置床），两台一次风机分别对应一侧的水冷风室（即一台一次风机对应一个风室）。冷一次风经过入口滤网、入口电动门、入口电动调门进入一次风机，经过一次风机升压后通过出口电动门进入出口风道。两台一次风机出口风道设置了一个联络风道，在联络风道中间设置了一个电动联络挡板门。冷一次风通过布置在尾部烟道的管箱式空气预热器加热后形成热一次风，然后分为两路进入炉膛的水冷风室：一路经调节风门、风量测量装置后进入风道点火燃烧器，最后进入炉底的水冷风室；另一路经过一次风主电动调整门直接进入水冷风室。一次风流程如图1所示。

图1 一次风流程

锅炉所有风机均采用6 kV 的电机，所有风机的耗电量约占全厂厂用电量的2.5%左右。因此，电厂对循环流化床锅炉的6 台风机的电机（即两台一次风机，两台二次风机，两台引风机）进行了加装变频器的节能改造，风机电机加装变频器改造后的情况如图2 所示，变频器的相关参数如表2 所示。

图2 现场一次风机高压变频器

表2 变频器相关参数

该变频器可用于高压（同步、异步）交流电动机的调速和驱动，在发电厂中已应用于增压风机、送风机、凝结水泵和给水泵等［3］。一次风机变频器的原理及RJ25-DW2660F 型双吸双支离心式风机的参数如图3和表3所示。

图3 一次风机变频器原理

图3 中，QF 为电机高压侧开关；KM1、KM2、KM3为隔离刀闸。

表3 一次风机参数

3 一次风机“工频”切换“变频”的实例及操作过程

某循环流化床锅炉电厂1#一次风机变频器重故障跳闸，该风机由“变频”转为“工频”方式运行，2#一次风机仍为“变频”方式运行。在此期间，“工频”运行的一次风机耗电量大，与“变频”运行的一次风机的耗电量形成了鲜明的对比。因此，在变频故障排除后需要在不压火的前提下对1#一次风机进行由“工频”切换为“变频”运行方式的操作。由于双布风板循环流化床锅炉的两台一次风机分别对应两个布风板，当一侧一次风机停止且另一台正常运行时，就存在锅炉翻床的可能，风险性十分大。所以，对双布风板循环流化床锅炉的一次风机在线进行由“工频”切换“变频”的操作难度很大［4］。

在没有进行一次风机的“工频”切换“变频”操作之前，机组运行参数如表4所示。

表4 一号风机变频前的运行参数

在进行一次风机由“工频”切换为“变频”的操作之前，要先联系热工人员解除“一次风总风量低于最小流化风量”“总风量小于30%”“一台一次风机变频器重故障跳闸联跳另一台一次风机”的保护，将负荷减至150 MW 以下，待锅炉燃烧稳定之后，逐渐开始关小两台一次风主电动调门开度至40%左右，同时要控制两台一次风机出口风压差值在1 kPa 左右。经实践证明：若两台一次风机出口风压差值大于1 kPa 时，开启一次风机电动联络挡板门会出现抢风现象，导致两侧风量偏差过大，两侧床压差值迅速增大，发生偏床现象，最终发生翻床事故甚至停炉。因此，制定了如下工频切换变频方案并进行操作：

1）首先，在确认一次风机出口风压及差值正常后开启一次风机电动联络挡板门，观察两侧床压，确定不要有大幅度波动。然后，逐渐关小1#一次风机入口电动调门，增加2#一次风机变频器出力，在操作的过程中注意监视风机有无喘振的现象，监视床温、床压、汽温、汽压、汽包水位等参数，确保没有大幅度的变化。当1#一次风机入口电动调门关至10%以下时，床压和左右两侧一次风量开始出现波动，此时继续关小左右两侧主一次风电动调整门，维持床压和左右两侧一次风量的稳定。待1#一次风机入口电动调门关闭时，各个参数无异常，停止1#一次风机，此时就形成了单台一次风机“变频”运行的工况，其参数如表5所示。

2）将就地1#一次风机的控制方式切换为“变频”方式，检查确认无误之后变频启动1#一次风机，然后逐渐增加1#一次风机变频器的出力，减小另一台一次风机变频器的出力。在调整两台一次风机变频器出力时，还要根据左右两侧一次风量变化情况适当开大两台一次风机的一次风主电动调门，直至两侧一次风主电动调门开度至100%。开大一次风主电动调门和增加变频器出力要交替进行，严密监视两侧一次风量的变化情况。当两台一次风机变频器的出力、出口风压和风量平衡之后，床压平稳，关闭两台一次风机出口电动联络挡板门，监视机组各个参数变化情况。1#风机变频后的运行参数如表6所示。

表5 单台一次风机变频的运行参数

表6 1#风机变频后的运行参数

检查确认所有参数正常后，恢复机组正常运行，联系热工人员将所有保护投入。此时，对一次风机进行由“工频”切换为“变频”的操作顺利完成。

4 结语

单台一次风机在线进行“工频”切换“变频”时，只要缓慢的操作一次风机的入口调门和变频器出力，保证一次风压、风量和变频器的出力变化尽可能的缓慢，就不会对锅炉的安全运行造成太大的影响，也不会发生因“翻床”甚至造成停炉的事故［5］。实践证明，双布风板循环流化床锅炉单台一次风机在线进行“工频”切换“变频”的操作方案是可行的。