一、工藝介紹

循環(huán)流化床是一種適于固體燃料的清潔高效的燃燒技術(shù)。固體顆粒（燃料、石灰石、砂粒、爐渣等）在爐膛內(nèi)以一種特殊的氣固流動(dòng)方式（流態(tài)化）運(yùn)動(dòng)，離開爐膛的顆粒又被分離并送回爐膛循環(huán)燃燒。爐膛內(nèi)固體顆粒的濃度高，燃燒、傳質(zhì)、傳熱、混合劇烈，溫度分布均勻，固體顆粒在爐膛內(nèi)的內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)十分強(qiáng)烈，在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間較長(zhǎng)，保證了較高的燃燒效率。

其較為典型的燃燒工藝如圖1所示。

圖1   循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)示意圖

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是近二十多年來發(fā)展的潔凈煤燃燒技術(shù)，其燃燒方式特別適用于高灰分、低揮發(fā)份的煤矸石、洗中煤等劣質(zhì)煤，具有較好的燃料適應(yīng)性，可變廢為寶，體現(xiàn)節(jié)能要求。另外，循環(huán)流化床鍋爐在燃燒過程采用爐內(nèi)噴鈣、低溫燃燒，可同時(shí)達(dá)到脫硫脫硝的目的，具有較好的環(huán)保特性。

燃料由給煤機(jī)送入爐膛；一次風(fēng)由鍋爐底部送入,主要用于維持燃料粒的流化；二次風(fēng)沿燃燒室側(cè)壁多點(diǎn)送入，主要用于增加燃燒室的氧量，提高燃燒效率；燃燒后的大量顆粒隨煙氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器，與煙氣分離；分離出來的顆粒經(jīng)回料閥回到燃燒室繼續(xù)燃燒；分離出來的煙氣則經(jīng)過除塵器除塵后，由引風(fēng)機(jī)引入煙囪排出。實(shí)際運(yùn)行中，循環(huán)流化床的燃燒效率可高達(dá)97%～99%。

二、項(xiàng)目概況

圖2   客戶現(xiàn)場(chǎng)大門圖片

同煤國(guó)電王坪綜合利用坑口電廠2×220MW級(jí)超高壓直接空冷機(jī)組，額定值659T/h的CFB鍋爐兩組。引風(fēng)機(jī)：6KV/2240KW×4；一次風(fēng)機(jī)：6KV/2240KW×4；二次風(fēng)機(jī)：6KV/1120KW×4，均采用液力耦合器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速。

液力耦合器是一種利用液體介質(zhì)傳遞轉(zhuǎn)速的機(jī)械設(shè)備，其主動(dòng)輸入軸端與原傳動(dòng)機(jī)相聯(lián)結(jié)，從而輸出端與負(fù)載軸端聯(lián)結(jié)，通過調(diào)節(jié)液體介質(zhì)的壓力，使輸出軸的轉(zhuǎn)速得以改變。理想狀態(tài)下，當(dāng)壓力趨于無窮大時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速相等，相當(dāng)于剛性聯(lián)軸器。當(dāng)壓力減小時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，連續(xù)改變介質(zhì)壓力，輸出轉(zhuǎn)速可以得到低于輸入轉(zhuǎn)速的無級(jí)調(diào)節(jié)。

液力偶合器的特點(diǎn)：

● 啟動(dòng)：液力耦合器利用能耗轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)原理，起動(dòng)時(shí)負(fù)載與電機(jī)主軸脫離，相當(dāng)于空載全壓起動(dòng)。電機(jī)全速運(yùn)行后，通過調(diào)節(jié)液力耦合器工作腔內(nèi)的油量實(shí)現(xiàn)柔性連接，逐步升速。即液力耦合器不能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。 

● 調(diào)速范圍：液力耦合器由于其輸出轉(zhuǎn)速低于輸入轉(zhuǎn)速，調(diào)速越深，損耗越大。故其調(diào)速范圍只能在20%以內(nèi)。

● 效率：液力耦合器是一種能耗型的機(jī)械調(diào)速裝置，輸出轉(zhuǎn)速低于輸入轉(zhuǎn)速。輸出轉(zhuǎn)速的降低，實(shí)際是輸出功率減小，調(diào)速越深（轉(zhuǎn)速越低），損耗越大。因此液力耦合器的平均效率在50%左右。

● 自動(dòng)控制：液力耦合器不能對(duì)電機(jī)自動(dòng)合理調(diào)速，存在很大的能源浪費(fèi)。

● 故障發(fā)生率：液力耦合器易發(fā)生故障，維修費(fèi)用高，并且影響生產(chǎn)。 

針對(duì)使用液力耦合器自身特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況進(jìn)行分析，由于液力耦合器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速存在著較大的能量損耗，為降低能耗以及提高發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化水平，我方經(jīng)過認(rèn)真分析計(jì)算，決定對(duì)上述使用液力耦合器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。

三、變頻系統(tǒng)方案

（1）現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)

（2）高壓變頻器選型

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)參數(shù)及實(shí)際運(yùn)行需求，對(duì)高壓變頻器進(jìn)行如下選型：

所有變頻器均配備單元旁路功能，單元旁路采用機(jī)械接觸器方式進(jìn)行，能夠保證在單元出現(xiàn)故障的情況下，將故障單元旁路掉，不影響整機(jī)的運(yùn)行，且軟件上具有非對(duì)稱旁路技術(shù)，即使在單元旁路的情況下也能保證高電壓輸出能力，以滿足大部分工況需求。

（3）水阻柜選型

（4）一次系統(tǒng)方案

圖3 一次方案圖

方案說明：

1、變頻運(yùn)行時(shí)：6kV電源經(jīng)變頻裝置輸入隔離刀閘QS11或QS21到高壓變頻調(diào)速裝置，變頻裝置輸出經(jīng)出線隔離刀閘QS12或QS22分別送至1#電動(dòng)機(jī)和2#電動(dòng)機(jī)。

2、變頻故障或工程檢修時(shí)：6kV電源還可以經(jīng)水電阻啟動(dòng)裝置直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。6kV電源經(jīng)水電阻輸入隔離刀閘QS1或QS3到水電阻啟動(dòng)器，經(jīng)輸出刀閘QS2或QS4分別送至1#電動(dòng)機(jī)和2#電動(dòng)機(jī)，當(dāng)水電阻啟動(dòng)器將電機(jī)拖動(dòng)至工頻運(yùn)行后合上KM1或KM4，將電動(dòng)機(jī)切換至工頻運(yùn)行。

3、QS11、QS12與QS1、QS2互鎖， QS21、QS22與QS3、QS4互鎖，QS1、QS2與QS3、QS4互鎖。

4、可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)變頻器同時(shí)運(yùn)行，也可以分別對(duì)兩臺(tái)電機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)工頻運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)任何時(shí)候都能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)。

5、方案成本較高，適合不具備工頻直接啟動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)。

（5）控制系統(tǒng)方案

圖4 控制系統(tǒng)方案

（6）控制系統(tǒng)方案

四、現(xiàn)場(chǎng)散熱方案

變頻器的熱風(fēng)經(jīng)過風(fēng)道直接由空冷裝置進(jìn)行熱交換，由冷卻水將變頻器散發(fā)的熱量帶走，經(jīng)過降溫的冷風(fēng)直接排回至室內(nèi)。

空冷裝置內(nèi)的冷水溫度低于33℃，即可以保證熱風(fēng)經(jīng)過散熱片后，將變頻器室內(nèi)的環(huán)境溫度控制在40℃以下，滿足變頻器對(duì)環(huán)境運(yùn)行的要求，從而保證了變頻器室內(nèi)良好的運(yùn)行環(huán)境。

冷卻水與循環(huán)風(fēng)完全分離，水管線在變頻室外與高壓設(shè)備明確分離，確保高壓設(shè)備室不會(huì)受到防水、絕緣破壞等安全威脅和事故。同時(shí)，由于房間密閉，變頻器利用室內(nèi)的循環(huán)風(fēng)進(jìn)行設(shè)備冷卻，具有粉塵度低，維護(hù)量小的特點(diǎn)，減少了環(huán)境對(duì)變頻器功率單元柜、控制柜運(yùn)行穩(wěn)定性的不利影響。空水冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如下：

圖5 空-水冷系統(tǒng)示意圖

五、匯川HD90系列變頻改造優(yōu)勢(shì)

（1）充分利用變頻器和現(xiàn)有設(shè)備，保證了系統(tǒng)改造后緊急狀態(tài)下工頻恢復(fù)運(yùn)行，易于系統(tǒng)維護(hù)。

（2）提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，變頻器的效率高達(dá)95%以上。

（3）可實(shí)現(xiàn)全范圍調(diào)速，頻率分辨率達(dá)到0.01Hz。

（4）正常時(shí)采用變頻運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生故障之后，變頻器發(fā)送故障信號(hào)至DCS，跳開電源開關(guān)，檢查后如果確實(shí)存在故障則切至工頻運(yùn)行，相關(guān)邏輯在DCS中實(shí)現(xiàn)。

（5）內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制與自動(dòng)控制無縫切換，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（6）觀察變頻器起動(dòng)的負(fù)荷曲線，可以發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)基本沒有沖擊，電流從零開始，僅是隨著轉(zhuǎn)速增加而上升．不會(huì)超過額定電流。因此變頻運(yùn)行解決了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的大電流沖擊問題， 消除了大啟動(dòng)電流對(duì)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主機(jī)的沖擊應(yīng)力從而顯著改善了設(shè)備的運(yùn)行可靠性，減少了維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

（7）使用變頻器可使電機(jī)轉(zhuǎn)速沿風(fēng)機(jī)的加減速特性曲線平緩變化．設(shè)備和軸承受力狀況得到了明顯改善。同時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)說明，機(jī)械壽命與轉(zhuǎn)速的倒數(shù)成正比 ，降低一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可成倍地提高一次風(fēng)機(jī)的壽命，因而風(fēng)機(jī)維護(hù)費(fèi)用自然就降低了。

（8）降低噪音一次風(fēng)機(jī)改用變頻器后，降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同時(shí)，噪音也將大幅度地降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低5 0％ 時(shí)，噪音可減少十幾個(gè)d B，同時(shí)消除了停車和啟動(dòng)時(shí)的打滑和尖嘯聲。

（9）輸出電流諧波≤2%，6KV功率單元柜由15個(gè)功率單元組成，每相由5個(gè)功率單元串聯(lián)組成，輸出21階梯PWM波形，近似完美正弦波，滿足并高于IEEE519-1992和GBT14549-93標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染。

六、現(xiàn)場(chǎng)圖片

（1）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備圖片（部分）

（2）變頻器現(xiàn)場(chǎng)圖片（部分）

（3）變頻器運(yùn)行畫面（部分）

（4）現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)水冷設(shè)備圖片（部分）

七、總結(jié)

匯川技術(shù)有限公司依托多年的自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電力行業(yè)的變頻改造具有獨(dú)到的方案解決能力，匯川技術(shù)高壓變頻器不僅在電廠的風(fēng)機(jī)上有良好的運(yùn)行，在電廠端的循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、給水泵等都有良好的運(yùn)行案例， HD9X系列高壓變頻器得到了電力客戶的一致好評(píng)，匯川技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器為采用矢量控制技術(shù)的高性能變頻器，產(chǎn)品適用于電力、冶金、化工、市政、橡膠等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，公司一直本著以用戶的實(shí)際需求來創(chuàng)造產(chǎn)品，給用戶提供最佳的控制方案為宗旨，在各行業(yè)得到用戶的一致認(rèn)可！