高压变频技术在热源厂循环流化床锅炉风机上的应用

　　0 引言

　　哈尔滨市华能集中供热有限公司承建的热源厂，设计规模为6台116 MW循环流化床热水锅炉，3台75 t/h循环流化床蒸汽锅炉，2台12 MW背压式汽轮发电机组，总供热面积为1 800万m2，最大热负荷为1 054.8 MW。项目2003年开始建设，至2005年底已有4台116 MW 热水炉、3台75 t/h蒸汽炉和2台12 MW背压机组投人运行。9台循环流化床锅炉全部为哈尔滨锅炉厂生产，其中116 MW循环流化床锅炉是该厂生产的第1台目前国内最大的循环流化床锅炉。

　　1 工艺设备

　　循环流化床作为一种清洁高效燃烧技术在国际上被广泛认可，具有燃烧适应性广、燃烧效率高、氮氧化合物排量低、负荷调节范围大、污染物排放低等特点，属于环保型锅炉，是国家大力推广的新型锅炉。燃烧工艺如图1所示。

　　燃料由炉前给煤系统送人炉膛。送风系统由一次风(鼓风)和二次风组成，一次风由炉床下部送人炉膛，主要保证料层流化;二次风沿燃烧室分级多点送人，主要增加炉膛的氧量，起到助燃作用。燃烧后的物料变成一些较小的颗粒随烟气一起进人分离器，经过固气分离其中大部分颗粒由分离器下部的返料器重新送人炉膛，使炉膛内有足够高的灰度，保证流化，烟气经过电除尘器除尘后由引风机抽出。

　　2 系统技术方案分析

　　对循环流化床锅炉的调节主要是对风煤系统的调节。目前调节风量的主要方法是通过改变风门开度和电机转速，其中以对电机变频调速为最优。在项目一期工程5 ，6 锅炉3大风机中，根据设计院设计选型使用了国内某厂家生产的斩波内馈调速系统。通过2004年和2005年的使用，发现了许多问题，比如，调节范围小(3O 5O Hz)、故障率高、谐波大、启动时必须先全速后再改为调速、不能实现真正的软启动等。最为严重的是由于该系统的配套电机必须是转子带滑环、碳刷的特种电机，使用中故障率很高，碳刷磨损严重，平均一个月就要停炉换滑环、碳刷，对供热稳定、平时的日常使用维护带来很多问题。在二期工程中，为了解决这一问题，我们考察了一些专业生产厂家和相关用户，经过分析比较和论证，最终选用了6台成都东方(日立)电控设备有限公司生产的高压大功率变频器，分别控制3 ，4 热水炉的一次风机(1 250 kW/6 000 V)、二次风机(250 kW/6000V)和引风机(800 kW/6000V)。

　　3 装置特点

　　该高压变频器系统采用直接“高一高”变换形式，为单元串联多电平拓扑结构，主体结构由多组功率模块串并联而成，由各组低压叠加产生需要的高压输出。以8级变频器为例，每相由8个PWM变频功率单元串联实现直接高压输出，三相24个。每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1/8的输出电压和1/24的输出功率，相电压为433×8=3 464 V，所对应的线电压为6 000 V。经叠加后线电压波形具有33阶梯电平，它相当于48脉波变频，理论上47次以下的谐波都可抵消，总的电压和电流失真率可分别低于1.2% 和0.8% ，堪称无谐波污染变频器。它对电网谐波污染小，输入电流谐波畸变小于3%，电网输入电压谐波畸变小于3%，满足IEEE519—1992的谐波抑制标准。输入功率因数达O.95以上，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置，输出波形质量好，输出电流谐波畸变小于3%，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪声、输出dv/dt、共模电压等问题，不必加输出滤波器，就可使用普通的鼠笼异步电机。