關于循環(huán)流化床鍋爐(CFB)的介紹

　　鍋爐的燃燒方式的三種形式：層燃(火床燃燒)、室燃(懸浮燃燒)、沸騰燃燒(介于前兩者之間)。循環(huán)流化床屬于沸騰燃燒方式，即所謂的半懸浮燃燒方式，適用于燃燒顆粒狀固體燃料。

　　在循環(huán)流化床鍋爐中，存有大量床料，首次啟動時人為添加床料，在鍋爐運行時床料主要由煤中的灰、未反應的石灰石、石灰石脫硫反應產(chǎn)物等構成。床料在從布風板下送入的一次風的作用下處于流化狀態(tài)，煤粒、床料及石灰石被煙氣夾帶在爐膛內向上運動，在爐膛的不同高度部分大顆粒將沿著爐膛邊壁下落，形成物料的內循環(huán);較小固體顆粒被煙氣夾帶進入分離器，進行分離，絕大多數(shù)顆粒被分離下來，一部分通過回料閥直接返回爐膛，另一部分通過外置式換熱器后返回爐膛，形成物料的外循環(huán);飛灰隨煙氣進入尾部煙道。通過爐膛的內循環(huán)和爐外的外循環(huán)，從而實現(xiàn)燃料不斷的往復循環(huán)燃燒。

　　2.1循環(huán)流化床鍋爐技術的優(yōu)缺點：

　　優(yōu)點：燃料適性好、燃燒效率高、氣體污染物排放低、負荷調節(jié)范圍大、飛灰和爐渣可綜合利用等;循環(huán)流化床技術是目前最成熟，并已經(jīng)商業(yè)化運行的潔凈煤燃燒技術，在燃用劣質燃料和污染控制方面得到廣泛的商業(yè)應用。

　　缺點：由于流化床獨有的布風板裝置和飛灰再循環(huán)燃燒系統(tǒng)，使送風系統(tǒng)的風壓一般運行在10KPA以上。由于風壓的增大，使得鍋爐受熱面、耐火防磨內襯材料、風帽等系統(tǒng)的磨損度比一般的高，冷渣器的落渣堵塞，燃煤粒徑過大，灰渣含碳量高、蒸汽溫度難以保證，由于風壓的增大，也使得循環(huán)流化床鍋爐風機電耗大，煙風道阻力高缺點。一般循環(huán)流化床鍋爐用電比率比煤粉爐至少高4%-5%以上。

　　循環(huán)流化床鍋爐的風煙系統(tǒng)：

　　循環(huán)流化床鍋爐示意圖如圖所示。

循環(huán)流化床鍋爐示意圖

　　循環(huán)流化床鍋爐通過一次風機(有的鍋爐一、二次風機共用，稱為送風機或者鼓風機)，將先經(jīng)過空氣預熱器加熱過的熱空氣，送入爐膛，主要是流化爐內物料，同時提供爐膛下部密相區(qū)燃料燃燒所需要的氧氣。對于容量較大的流化床鍋爐，還專門設計有多臺流化風機，起到流化爐內物料的作用。同時，通過二次風機，提供補爐內燃料燃燒所需要的氧氣并加強物料的摻混，還對整爐內溫度場合的分布。爐膛里燃燒后的煙氣，通過循環(huán)灰分離器，飛灰回送裝置等，將燃燒未完充分的煙氣循環(huán)燃燒，廢氣最后經(jīng)過除塵器，通過引風機排入大氣中。

　　2.2循環(huán)流化床風機系統(tǒng)控制難點：

　　由于循環(huán)流化床鍋獨特的燃燒特性，使得其對風量和風壓的控制的要求更高：

　　A、通過一次風壓與風量的保證物料在爐膛內的正常流化，并要使風量與燃料量相匹配，以保證燃燒的經(jīng)濟性;

　　B、必須使引風量與送風量相匹配以維持爐膛壓力在正常范圍內(一般為較小負壓)，以保證鍋爐的安全性。為了保證物料的流化,通風工程報價，循環(huán)以化床鍋爐所配置的一次風機的風壓都較高。

　　循環(huán)流化床鍋爐的燃燒要求以上各風機的風量需要隨時調整，以保證鍋爐正常高效燃燒。但對于傳統(tǒng)設計上的風機，一般均采用入口導流器(即擋板或者風門)的開度調節(jié)風壓與風量。由于一般設計的風量、風壓均按需求比額定工況留有較大裕量，因此一般風機選型和電動機的選型偏大，運行中又由于負荷的變化可能經(jīng)常需要調節(jié)，實際風門開度在30%~90%之間調整，且風門調節(jié)的風量線性度不好，在進行風門開度調節(jié)時經(jīng)常出現(xiàn)風量變化異常情況，調節(jié)的響應速度也跟不上，加大了調節(jié)的難度。再者通過風門調節(jié)風量，使得風機經(jīng)常工作的低效區(qū)，浪費大量能源。

　　三、循環(huán)流化床風機系統(tǒng)的變頻改造

　　對于大容量的循環(huán)流化床鍋爐，采用的是雙風機系統(tǒng)，其可靠性要求與普通煤粉鍋爐相同，當一臺風機(變頻器)故障時，不至于引起鍋爐滅火，只是會引起比較大的擾動，并會甩掉一部分負荷。為將擾動降到最小，所以對于大容量的循環(huán)流化床風機的一、二次風機、引風機的變頻改造采用了“一拖一”自動旁路控制系統(tǒng)，而對于兩用一備用流化風機，考慮到經(jīng)濟性，則采用“一拖一”手動旁路的控制系統(tǒng)，以下本文簡單介紹HARVEST系列的變頻器及兩種控制系統(tǒng)在循環(huán)流化床風機上的應用。

　　3.1HARVEST系列高壓變頻器的介紹：

HARVEST系列高壓變頻器典型結構

　　北京利德華福電氣技術有限公司的HARVEST系列為單元串聯(lián)多電平高壓變頻器，采用多個獨立的低壓功率單元串聯(lián)來實現(xiàn)高壓輸出，主要包括移相變壓器與功率單元兩大部分。并輔以其他控制系統(tǒng)，如主控箱、PLC等，讓變頻器的運行狀態(tài)能夠實時記錄，并有完整的保護功能

　　A、移相變壓器，主要功能為將輸入電壓降為700V左右的電壓，供給功率模塊，并通過多重化設計，使得變壓器二次側各繞組的諧波電流相互抵消，基本上消除了變頻器對電網(wǎng)的諧波污染。

　　B、功率單元是整臺變頻器實現(xiàn)變壓變頻輸出的基本單元，每個功率單元都相當于一臺交-直-交電壓型單相輸出的底壓變頻器，輸出等幅的PWM波形，但每個功率單元相互間有確定的相位偏移，串聯(lián)疊加以后，在變頻器輸出側得到的是正弦階梯狀PWM波。

　　C、變頻器的控制采用DCS遠程控制，通過一路4-20MA模擬量，直接控制變頻器的輸出轉速，以達到控制風機風壓、風量的目的。在DCS側，通過自動控制程序，根據(jù)負荷、爐膛壓力等數(shù)據(jù)進行自動調節(jié)控制。

　　D、變頻器控制電源采用兩路交流220V電源，兩路電源互為備用，在其中一路電源失電之后可以進行無擾切換，并將報警信號送至DCS，方便檢修人員的故障排除。

　　E、變頻器冷卻采用空水冷方式冷卻加空調輔助冷卻，變頻器散熱的熱風，通過水冷器進行熱交換，又回到室內繼續(xù)循環(huán)，采用空水冷方式冷卻，變頻器室實際與外界沒有空氣交換，對變頻器室的環(huán)境起好很好的改善效果，同時，在后期維護上，空水冷相對于其他散熱方式，如空調循環(huán)，維護量都相對應少很多。在變頻室內還安裝有空調，在空水冷設備正常投入使用的情況下，空調只做為備用。

　　3.2“一拖一”手動旁路變頻改造介紹，主要應用負載為流化風機：

　　如圖所示，“一拖一”手動旁路變頻器一次回路由三個手動刀閘構成，變頻器輸入刀閘QS1，變頻器輸出刀閘QS2，工頻旁路刀閘QS3。并且三個刀閘之間有完整的互鎖功能：變頻器輸出刀閘QS2與工頻旁路刀閘QS3之前的機械互鎖，其中一個合閘之后，另一個不能合閘，主要是防止兩個刀閘同時合閘時，變頻器的反送電，導致變頻器功率單元的損壞。

　　循環(huán)流化床鍋爐的流化風機一般是三到五臺，主要看爐膛及風煙管道的結構及配套風機功率大小，寶麗華電廠流化風機為三臺，正常運行情況下為兩用一備，其中備用流化風機變頻器處于熱備用狀態(tài)，即變頻器的輸入刀閘QS1與輸出刀閘QS2為合閘狀態(tài)，且高壓開關QF在合閘狀態(tài)，變頻器處于高壓帶電待機狀態(tài)，在其他兩臺風機或者變頻器如果出現(xiàn)故障時，可以隨時啟動備用風機，立即投入使用，再將故障風機退出運行檢修，檢修完畢后再投入備用。

　　由于流化風機是兩用一備，在其出現(xiàn)故障之后可以立即開啟備用風機，留有充裕的檢修時間，所以考慮到經(jīng)濟狀態(tài)，采用“一拖一”手動旁路系統(tǒng)即可滿足連續(xù)生產(chǎn)的要求,工廠車間通風降溫。

　　3.3“一拖一”自動旁路變頻改造介紹，主要應用負載為引風機，一、二次風機：

　　如圖所示，“一拖一”自動旁路變頻器一次回路由兩個手動刀閘及三個真空接觸器構成，變頻器輸入刀閘QS1，輸入接觸器KM1，變頻器輸出刀閘QS2，輸出接觸器KM2，工頻旁路接觸器KM3。要檢修變頻器時，可以將手動刀閘QS41與QS42斷開，形成明顯的斷點，以確保安全。變頻運行時，合上KM41與KM42，當變頻器出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會自動分斷KM41與KM42，并延時合上KM43，電機以工頻狀態(tài)運行。

　　雖然對于雙風機循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)，其中一臺風機有故障時，鍋爐并不會熄火，只需要降負荷運行。為保證系統(tǒng)的連續(xù)運行，引風機，一、二次風機采用“一拖一&rdquo,廠房降溫設備;自動旁路系統(tǒng)，在變頻器發(fā)生故障時，變頻器將自動將KM41與KM42分閘，并發(fā)“重故障”狀態(tài)信號至DCS，DCS接到變頻器“重故障”狀態(tài)信號之后，開始發(fā)出關風門指令，當風門關到一定開度時，變頻器自動合上KM43，此時風機以工頻狀態(tài)運行。

　　在經(jīng)過現(xiàn)場多次的試驗后，當變頻器出現(xiàn)故障時，此時風門開度最好關到30%左右為最佳值，此時再將風機以工頻狀態(tài)運行起來，對整個鍋爐系統(tǒng)的影響最小。在多次試驗風門開關速度以后，確定了變頻器故障切換工頻的時間，即當變頻器出現(xiàn)故障之后立刻開始計時，并分閘KM41與KM42，同時發(fā)“重故障”信號至DCS，DCS開始執(zhí)行關風門邏輯，在經(jīng)過29秒之后，風門大概關至30%開度，此時變頻器自動將KM43合閘，風機恢復工頻運行。

　　所以，對于引風機、一、二次風機系統(tǒng)來說，當變頻器有故障時，只有大概30秒左右的負荷壓力波動時間，即可以恢復到雙風機運行狀態(tài)。這樣可以保證系統(tǒng)的連續(xù)運行。

　　可能對于不同現(xiàn)場來說有不一樣的運行工況，可能風門的機械動作時間也不盡相同，HARSVERT系列變頻器可以從界面上面自由設定切換工頻的時間，以滿足不同現(xiàn)場的工況的要求。

　　四、結束語：

　　對于寶麗華集團荷樹園電廠變頻器的改造情況來看，循環(huán)流化床鍋爐風機系統(tǒng)的變頻改造取得了很好的效果，方便了運行人員的調節(jié)，整個鍋爐運行工況相對于工頻狀態(tài)下穩(wěn)定得多，再者，通過變頻改造，也降低了廠用電比率，起到很好的節(jié)能效果。

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引言

煤礦安全形勢嚴峻，瓦斯事故頻繁，礦用風機面臨安全節(jié)能降耗和環(huán)保壓力。煤礦對風機的主要要求：堅固耐用、安全可靠、噪聲 低、節(jié)能高效及價格低廉。總之，性價比要高。近幾年，由于煤礦對噪聲危害的重視，噪聲低已成為煤礦對風機的基本要求《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：作業(yè)場所的噪 聲，不應超過85dB(A)。

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