郭旺惠

（准格尔能源有限责任公司矸石发电公司， 内蒙古 鄂尔多斯 010300）

引言

循环流化床燃烧技术具有效率高、污染低、煤种适应性好等特性，是目前最先进的洁净煤燃烧技术之一，但循环流化床锅炉与普通煤粉炉相比，厂用电率一直较高。厂用电主要消耗在经常连续运行的锅炉系统的6 kV辅机上，风烟系统的设备用电量占全部厂用电量的70%～75%左右。因此，挖掘高压风机电机节电潜力，减少锅炉风烟系统高压风机耗电量，是降低机组厂用电率的关键，采用高压风机变频器后，节约能源效果显著，而且循环流化床锅炉系统优化后运行更加合理可靠，为企业节约了成本，提高了企业经济效益。

1 准能矸电公司2×330 MW机组厂用电分析

准能矸电公司2×330 MW循环硫化床锅炉由于受本身技术特点影响，配套的一次风机、二次风机和引风机采用控制风机挡板的开度来调节风量。由于挡板开度长期维持在较小的状态，所以会造成大部分能量损耗在挡板上。再加上蒙西电网供大于求限制电厂负荷，负荷率一般较低，6 kV高压风机电机轻载运行的时间较长，大大增加了发电成本。项目实施前2010年10月至2011年9月期间发电133 925.75万kWh，厂用电量15 093.9万kWh，其中风机耗电量11 332.99万kWh，发电厂用电率为11.27%，风机耗电占厂用电比率为75.08%，通过数据分析风机耗电占厂用电的比重相当大，如果风烟系统6 kV电机采用高压变频进行调速运行，AGC系统会根据实际需要的负荷自动调整电机转速，减少风机耗电量，从而降低厂用电率，最终达到最佳节能的效果。

2 变频器节能改造效果

准能矸电公司2×330 MW机组配套一次风机（2 800 kW，4台）、二次风机（2 800 kW，4台）和引风机（3 400 kW，4台)进行变频改造，每一台转机变频器均由启动柜、变频器柜、旁路柜、单元柜组成。目前，3、4号机组6 kV风机电机变频器运行稳定，经初步测量，改造前后综合厂用电率对比如下[1]。

2.1 改造前后厂用电率对比

1）双机运行厂用电率：改造前10.641%，改造后8.987%，降低了1.654%。

2）单机运行时厂用电率：2012年为11.013%。3）平均厂用电率：改造前10.672%，改造后8.987%，降低了1.685%。

2.2 改造前后综合厂用电率对比

改造前综合厂用电率：2012年11.35%，2013年11.09%；改造后综合厂用电率：90%负荷情况下为9.32%，节能效果显著，还解决了困扰电厂的噪声问题。

3 风机变频器、冷却水系统方案及主要优点

3.1 风机变频器系统方案

准能矸电公司2×330 MW机组配套风机变频改造采用EMC模式，可以降低矸电公司发电成本，降低噪音，改善风机控制水平，为矸电公司节能减排、提高经济效益作出应有的贡献。6 kV高压风机正常运行处于变频运行状态，由变频器启停设备，调整变频器输出频率，实现风机的转速和风量控制。当变频器报重故障时，系统由变频运行方式自动切换至原工频运行方式，采用入口挡板控制风量来调整锅炉燃烧，保证锅炉燃烧稳定。该系统依靠完整故障自诊断、处理逻辑，能够有效切除故障点。保证在运行过程中，变频器、高压开关柜均可以退出运行状态进行设备检修和故障排查工作，而不影响机组的安全运行。在变频器维修完成可以投入使用时，系统将变频器直接启动至50 Hz工频运行，实现系统的平稳过渡，从而完成工频至变频运行方式的投入。

3.2 风机变频器冷却系统方案

由于6 kV电机变频器在运行过程中有一定的热量散失，为了控制变频器温度在要求范围之内，需要为变频器室配套独立的冷却系统。根据现场情况，再综合冷却系统的投资运营成本、设备维护等因素，采取冷却系统方案并分析其特点[2]。

1）冷却系统方案。这套冷却系统主要是由风管、柜顶风机、表冷器三部分组成。室内空气通过变频器进风口进入，流经需要冷却的各个电气模块，热量通过柜顶风机连接管道排出室外，室外空气通过表冷器吹入室内，表冷器的铜管中流入温度低于30℃的循环水，其空气热量被循环冷却水带走，变成冷风从表冷器送到安装变频器的封闭室内，保证变频器室内的环境温度不高于45℃，以确保进入变频器柜的空气温度不高于45℃。

2）特点。变频器的柜顶风道与排气口直接连接，能够将变频器排出的热风直接排到室外，提高了变频器设备冷却系统的效率。表冷器安装在室外，避免因冷却水管出现破裂后漏水危及高压设备运行安全的严重事故发生。变频器冷却系统在密封空间循环流动，空气通过变频器进风口滤网在变频器内部流动，能够保持洁净度，不受外界环境污染。充分利用现有高压变频设备的散热途径，无需对现有的高压变频设备进行大规模的技术改造，只要配置一个柜顶风机、一个表冷器和通风连接管道，就能够较好地解决现有的高压变频设备在散热技术上的各种缺陷。

3.3 风机变频调速控制系统的主要优点

高效节能；占地面积小，投入少，效率高；配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠；运行合理，由于一天内的平均转速下降，轴上的平均扭矩和磨损减小，风机的寿命将大大提高；操作简便，维护工作量低。

4 变频改造的节能及其他相关收益

1）提高网侧功率因数效果明显。电机直接由工频驱动，满载时功率因数在0.85左右，实际运行功率因数远低于0.8，采用高压变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.9以上，无需无功补偿装置就能提高功率因数，减少电压损失，有效改善供电质量，满足电网要求。

2）设备运行可靠及维护费用降低。6 kV高压风机电机采用变频调节后，通过调节电机转速，进而改变风机风量，节能效果明显提高，在负荷率较低时，电机、风机转速降低，轴承磨损减轻，设备运行寿命延长，维护工作周期延长，检修费用下降；变频改造后风机入口挡板门开度可达100%，运行中不承受压力，可显著减少风门的维护量。变频器运行中，只需定期对变频器除尘，不用停机，保证了生产的连续性。

3）采用高压变频调速装置后，可对电机实现软启动，启动时电流不超过电机额定电流的1.2倍，对电网无任何冲击，风机启动时的噪音非常小，无任何异常振动和噪音，电机可保证运行平稳，损耗减小，温升正常，电机使用寿命延长。

4）与原来旧的系统相比，变频器保护功能齐全，具有过压、欠压、过流、短路、缺相、过热等保护功能，控制面板能对发生的故障进行详细记录，更好地保护了电机。

5 结语

通过对准能矸电公司2×330 MW机组配套风机变频系统改造，首先可以降低厂用电率，提高电厂经济效益，降低噪音，改善环境水平。其次，通过变频系统控制改造后，和原系统相比，实现了无级调速，机械设备损耗小，设备故障率降低，同时变频器、PLC、人机界面有机结合，风量调节实现了自动化，系统满足生产工艺要求，节能效果显著。