1 引言 綠色環(huán)保無公害是現(xiàn)代化城市“三廢”處理必須要考慮的，城市中工業(yè)垃圾和生活垃圾是主要污染物，過去垃圾主要是以填埋處理，既占用大量的土地又不能從根源上徹底消除危害。而近些年來出現(xiàn)的環(huán)保型熱電廠，通過將垃圾燃燒產(chǎn)生的熱量加熱水，產(chǎn)生蒸汽實現(xiàn)發(fā)電。在目前能源供應(yīng)緊張、價格不斷上漲的今天更具有特殊意義，它不但解決了垃圾處理問題，同時也帶來了莫大的經(jīng)濟利益，真正實現(xiàn)了污染物處理的減量化、無害化、資源化、花園化、國產(chǎn)化五化要求。 2 環(huán)保熱電廠概述 富春江環(huán)保熱電有限公司是富春江集團控股子公司，是目前浙江省最大的環(huán)保熱電（垃圾發(fā)電）項目，公司位于富陽市靈橋鎮(zhèn)，緊臨富春江邊，公司現(xiàn)設(shè)計總裝機容量7.4萬kW，配置“7爐4機”，采用130t/h循環(huán)硫化床鍋爐，汽輪機采用2臺25MW，2臺12MW，現(xiàn)“4爐3機”已正式投入生產(chǎn)運行。其中兩臺循環(huán)硫化床焚燒爐每年可處理26萬噸生活垃圾和工業(yè)廢料，節(jié)約標煤近20萬噸，減少二氧化硫排放1873噸，減少煙塵排放539噸，同時可以取代周邊100多家企業(yè)的小型供熱鍋爐，大大減輕燃煤對大氣造成的污染，還可為當?shù)?20多家造紙企業(yè)供熱。公司在作好環(huán)保工作的同時，為響應(yīng)國家建設(shè)節(jié)約型社會倡導(dǎo)，積極做好節(jié)水節(jié)電，廠內(nèi)廣泛采用綠色節(jié)能燈、汽動給水泵、高效節(jié)能風(fēng)機。 考慮到鍋爐風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓裕量可能達到20%以上。在鍋爐風(fēng)機的用電量中，很大一部分是因風(fēng)機型號和管網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)不匹配而被白白消耗的。同時，發(fā)電廠的負荷必須要跟隨用戶的使用狀況而改變，發(fā)電機的負荷調(diào)節(jié)要求鍋爐和風(fēng)機相應(yīng)作出調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過程中又有大量能量被截流閥門浪費了。但是如果在風(fēng)機上加裝目前國內(nèi)已經(jīng)開始普遍采用的高壓變頻器，由變頻器對電動機進行調(diào)壓調(diào)頻，從而實現(xiàn)對風(fēng)量的調(diào)節(jié)以滿足負荷的變動，這樣就能將風(fēng)機擋板在節(jié)流過程中造成的能量損失和因風(fēng)機型號和管網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)不匹配形成的能量損失節(jié)約下來。通過考察，東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司以其優(yōu)秀的技術(shù)方案、良好的運行業(yè)績、規(guī)?；纳a(chǎn)能力以及專業(yè)的售后服務(wù)等，得到了富春江環(huán)保熱電有限公司技術(shù)人員的一致認可。為了試點，采用東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的DHVECTOL-DI系列高壓大功率變頻器先對4號爐引風(fēng)機進行了變頻改造，到達了預(yù)期的節(jié)能效果，而后又陸續(xù)對3號、5號、6號、7號爐進行了變頻改造，都取得了很好的效果。 3 變頻器工作原理 目前國內(nèi)高壓大功率變頻器普遍采用“高-低-高”的變換形式，由多個功率單元構(gòu)成多重化串連的拓撲結(jié)構(gòu)，每個單元輸出固定的低壓電平，再由多個單元串連疊加為所需的高壓電源，其系統(tǒng)圖如圖1所示。DHVECTOL-DI系列高壓大功率變頻器也不例外，以10kV每相九個單元串聯(lián)為例,如圖1所示。每相由九個相同的功率單元串聯(lián)而成，相電壓為5773V。每個功率單元輸出有效值Ve＝641V，峰值輸出電壓。多重化串連結(jié)構(gòu)使用低壓器件實現(xiàn)了高壓輸出，不僅降低了對功率器件的耐壓要求，而且還使輸出波形得到了極大的改善。它對電網(wǎng)諧波污染非常小，輸入電流諧波畸變率小于4%，滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準;輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補償裝置;輸出波形接近正弦波，不存在輸出諧波引起的電機發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，對普通異步電機不必加輸出濾波器就可以直接使用。 4 可靠性設(shè)計 130t/h循環(huán)硫化床鍋爐采用一臺一次風(fēng)機，一臺二次風(fēng)機，一臺引風(fēng)機，因此對可靠性的要求非常的高，詳細見圖2。 （1） 為了保證設(shè)備的使用壽命，DHECTOL-DI系列高壓大功率變頻器功率單元采用了冗余設(shè)計，每相功率單元采用9級串連。 （2） 為了保證變頻器的可靠性，DHVECTOL-DI系列高壓大功率變頻器功率單元采用了自動旁通設(shè)計，功率單元原理如圖3所示。當單個功率單元故障后，變頻器會自動旁通掉該功率單元，保證系統(tǒng)的連續(xù)運行，9級系統(tǒng)可旁通掉兩個功率單元。 （3） 同時為了保證系統(tǒng)的連續(xù)運行，整套變頻器配備有手動旁通裝置。變頻器異常時，變頻器停止運行，電機可以直接手動切換到工頻運行。如圖4所示，工頻旁路由2個高壓隔離開關(guān)QS1、QS2組成。變頻運行時，QS1合，QS2處于變頻位置;工頻運行時，QS2處于工頻位置，QS1斷開。 5 應(yīng)用情況 4#爐引風(fēng)機的變頻器于2005年1月到現(xiàn)場，3月中旬開始安裝，4月24日送電調(diào)試，5月變頻器配合鍋爐進行各種動力實驗，試驗期間各種連鎖可靠，故障聲報警準確，和DCS系統(tǒng)連接方便、控制精度高。6月4#爐投入生產(chǎn)運行，另外3#、5#爐也分別于12月和2006年1月投入生產(chǎn)，通過實際生產(chǎn)期間對引風(fēng)機工頻啟動運行和變頻啟動運行的大量對比測試，鍋爐引風(fēng)機采用變頻啟動運行后具有明顯優(yōu)勢。 （1） 改善啟動性能，減少電網(wǎng)沖擊，引風(fēng)機電機采用變頻器靜態(tài)啟動，運行人員通過DCS系統(tǒng)緩慢提升轉(zhuǎn)速至工作范圍，最大啟動電流約為額定電流0.8倍，避開了電機6-8倍啟動電流，轉(zhuǎn)速、力矩平穩(wěn)上升，減少對電網(wǎng)的沖擊。 （2） 減少機械震動、噪音和磨損，提高了運行的可靠性，延長了機械壽命,變頻調(diào)速時引風(fēng)機入口擋板全開，升降轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，慣性力矩減少，各部分力矩為最小，風(fēng)機轉(zhuǎn)動部件磨損最小，環(huán)境噪音降到最低。 （3） 利用變頻器對鍋爐引風(fēng)機進行壓力、風(fēng)量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過程平滑靈活可靠，同時解決風(fēng)門擋板線性差、調(diào)節(jié)延遲問題，特別在點爐初期和低負荷情況下，變頻調(diào)節(jié)非常方便平穩(wěn)、控制精度高，爐膛負壓容易控制，也非常穩(wěn)定，與擋板節(jié)流調(diào)節(jié)相比，變頻調(diào)節(jié)明顯地了改善調(diào)節(jié)性能。 6 節(jié)能效益分析 在3#、4#爐鍋爐系統(tǒng)正常運行、熱負荷基本相等的工況下，其中3#爐引風(fēng)機采用風(fēng)機進口風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量，4#爐引風(fēng)機變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量（兩臺鍋爐并列布置，煙道截面、煙管長度基本相等），根據(jù)杭州市能源監(jiān)測中心于2005年11月對浙江富春江環(huán)保熱電有限公司引風(fēng)機進行的耗電量測試，得出兩臺鍋爐引風(fēng)機在采用不同方式調(diào)節(jié)風(fēng)壓風(fēng)量時的排煙量、耗電量數(shù)據(jù)如附表所示。 采用變頻調(diào)速后，引風(fēng)機節(jié)電率: 7 結(jié)束語 現(xiàn)階段國家電力供應(yīng)缺口較大，供需矛盾十分突出，但是電力浪費也非常嚴重，與發(fā)達國家相比，每單位GDP消耗能源高1倍甚至數(shù)倍，因此在加快電力建設(shè)速度的同時，依靠科技進步，加大節(jié)電力度，最大限度降低電力消耗，對緩解電力供需緊張局面，同樣有著不可忽視的作用。富春江環(huán)保熱電有限公司通過對引風(fēng)機加裝變頻調(diào)速裝置，取得了明顯的節(jié)電效果，并獲得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，在國家大力提倡建設(shè)節(jié)約型社會的今天，為環(huán)保熱電廠又增加了一個新的亮點。