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摘要：介绍变频技术的节能原理以及变频技术在135MW机组燃气锅炉辅机系统的应用情况；阐述变频技术对降低机组厂用电消耗，实现炉膛压力自动控制，减小辅机启动时对电网的冲击，降低厂内噪声、改善运行人员工作环境等方面的效益。
关键词：变频技术 燃气锅炉 效益分析
中图分类号：TN77 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）011-046-02
1 概述
宁波钢铁有限公司是一家钢铁联合企业，炼焦、炼铁、炼钢工艺生产过程中产生大量副产煤气。近年来，钢铁企业的能源和环保问题越来越突出，高效回收和利用副产煤气成为衡量一个钢铁联合企业节能水平的重要标志。余能发电厂建成一套135MW汽轮发电机组，配备额定蒸发量为400t/h的超高压燃气锅炉，为整个企业的副产煤气实现零排放提供了条件。作为公司煤气系统的缓冲用户，电厂锅炉为全燃煤气锅炉，负荷受全公司煤气平衡影响，大幅度频繁波动。
2 变频器的节能原理
异步感应电动机的转速与电源频率、转差率、电机极对数三个参数有如下关系：
改变其中任何一个参数都可以实现转速的改变。变频器是通过改变电源频率 的方式来改变电动机的转速。当转差率与极对数不变时转速与频率成线型比例关系。
对于锅炉送引风机，由流体力学理论可知，流量与转速的一次方成正比；扭矩与转速的二次方成正比；而风机的功率则与转速的三次方成正比。用、分别代表转速和功率，用下标“0”标识额定工况参数。当流量由降到时，与额定功率比较，采用变频调节的电机功耗为：
当流量由100%降低到80%时，则转速降低到80%，而电机功率降低到51.2%，即节电能48.8%。扣除阀门调节时功耗，转速下降引起的电机效率下降等因素，节电效果仍然非常显著。
3 变频器在燃气锅炉系统的应用
余能发电厂锅炉配置两套送引风机，满足锅炉额定负荷的需要，而实际运行期间负荷在50%额定负荷至80%额定负荷之间波动，图1是某日机组负荷变化曲线，负荷一直处于变动之中。风机采用变频调节既有利于稳定锅炉运行工况，又有利于降低厂用电的消耗。
3.1 变频器在引风机系统的应用
3.2 变频器在送风机系统的应用
4 使用变频器的效益分析
4.1 降低厂用电率
表1是2012年1月份送引风机工频运行情况下，机组日平均负荷在60%～80%额定负荷（即81MW～108MW）之间的厂用电率数据，表2是2012年2月份送引风机变频运行情况下，机组日平均负荷在60%～80%额定负荷之间的厂用电率数据。
4.2 便于实现自动控制
在锅炉运行时，必须确保炉膛压力在正常范围内，炉膛压力过高或过低均不利于锅炉安全经济运行。炉膛压力过高，火焰和烟气就会外泄，既不安全又增加热量损失；炉膛压力过低，炉膛和烟道的向内漏风增大，危害燃烧，燃烧损失增大，甚至会使燃烧不稳定或熄火。风机变频运行时易于实现自动控制，DCS系统中炉膛负压控制系统就是通过对引风机的频率调整来时实现对炉膛压力的控制，使炉膛压力保持在-20Pa～-80Pa的安全经济运行范围内。
4.3 减少启动时对电网的冲击
工频启动时电机最大电流是额定电流的5～7倍，而变频启动时，电流从零开始，随着转速的增加而上升，不会超过额定电流。因此变频运行解决了电机启动时的电流冲击问题，消除了大启动电流对电機、传动机构和风机的冲击，提高设备的安全性。
4.4 降低环境污染
4.4.1 降低噪声
风机变频运行，低负荷工况时，电机转速降低，风机调节挡板的节流损失减小，噪音较工频运行时可降低十几甚至几十分贝。不仅降低了电耗还改善了生产运行人员的工作环境。
4.4.2 减少温室气体排放
风机变频运行时，年节约电量约1154.7万kWh，折合4191吨标准煤，减少燃烧放散3506万立方米高炉煤气，有效减少大量温室气体CO2的排放。
5 结论
随着国内高压变频器技术的日趋成熟，变频器已广泛应用于火力发电厂的辅机系统。燃气锅炉送引风系统变频器的应用，不仅可以使炉膛压力等参数的自动控制功能更加易于实现，而且能够大幅降低厂用电率，减少发电煤气消耗，降低发电成本，提高整个企业的能源利用水平和行业竞争力。
参考文献：
[1] 王建国，孙玲芳，张利辉.电厂热工过程自动控制[M].北京：中国电力出版社，2009.
[2] 姚锡禄，程周.变频器技术应用[M].北京：电子工业出版社，2009.
关键词：变频技术 燃气锅炉 效益分析
中图分类号：TN77 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）011-046-02
1 概述
宁波钢铁有限公司是一家钢铁联合企业，炼焦、炼铁、炼钢工艺生产过程中产生大量副产煤气。近年来，钢铁企业的能源和环保问题越来越突出，高效回收和利用副产煤气成为衡量一个钢铁联合企业节能水平的重要标志。余能发电厂建成一套135MW汽轮发电机组，配备额定蒸发量为400t/h的超高压燃气锅炉，为整个企业的副产煤气实现零排放提供了条件。作为公司煤气系统的缓冲用户，电厂锅炉为全燃煤气锅炉，负荷受全公司煤气平衡影响，大幅度频繁波动。
2 变频器的节能原理
异步感应电动机的转速与电源频率、转差率、电机极对数三个参数有如下关系：
改变其中任何一个参数都可以实现转速的改变。变频器是通过改变电源频率 的方式来改变电动机的转速。当转差率与极对数不变时转速与频率成线型比例关系。
对于锅炉送引风机，由流体力学理论可知，流量与转速的一次方成正比；扭矩与转速的二次方成正比；而风机的功率则与转速的三次方成正比。用、分别代表转速和功率，用下标“0”标识额定工况参数。当流量由降到时，与额定功率比较，采用变频调节的电机功耗为：
当流量由100%降低到80%时，则转速降低到80%，而电机功率降低到51.2%，即节电能48.8%。扣除阀门调节时功耗，转速下降引起的电机效率下降等因素，节电效果仍然非常显著。
3 变频器在燃气锅炉系统的应用
余能发电厂锅炉配置两套送引风机，满足锅炉额定负荷的需要，而实际运行期间负荷在50%额定负荷至80%额定负荷之间波动，图1是某日机组负荷变化曲线，负荷一直处于变动之中。风机采用变频调节既有利于稳定锅炉运行工况，又有利于降低厂用电的消耗。
3.1 变频器在引风机系统的应用
3.2 变频器在送风机系统的应用
4 使用变频器的效益分析
4.1 降低厂用电率
表1是2012年1月份送引风机工频运行情况下，机组日平均负荷在60%～80%额定负荷（即81MW～108MW）之间的厂用电率数据，表2是2012年2月份送引风机变频运行情况下，机组日平均负荷在60%～80%额定负荷之间的厂用电率数据。
4.2 便于实现自动控制
在锅炉运行时，必须确保炉膛压力在正常范围内，炉膛压力过高或过低均不利于锅炉安全经济运行。炉膛压力过高，火焰和烟气就会外泄，既不安全又增加热量损失；炉膛压力过低，炉膛和烟道的向内漏风增大，危害燃烧，燃烧损失增大，甚至会使燃烧不稳定或熄火。风机变频运行时易于实现自动控制，DCS系统中炉膛负压控制系统就是通过对引风机的频率调整来时实现对炉膛压力的控制，使炉膛压力保持在-20Pa～-80Pa的安全经济运行范围内。
4.3 减少启动时对电网的冲击
工频启动时电机最大电流是额定电流的5～7倍，而变频启动时，电流从零开始，随着转速的增加而上升，不会超过额定电流。因此变频运行解决了电机启动时的电流冲击问题，消除了大启动电流对电機、传动机构和风机的冲击，提高设备的安全性。
4.4 降低环境污染
4.4.1 降低噪声
风机变频运行，低负荷工况时，电机转速降低，风机调节挡板的节流损失减小，噪音较工频运行时可降低十几甚至几十分贝。不仅降低了电耗还改善了生产运行人员的工作环境。
4.4.2 减少温室气体排放
风机变频运行时，年节约电量约1154.7万kWh，折合4191吨标准煤，减少燃烧放散3506万立方米高炉煤气，有效减少大量温室气体CO2的排放。
5 结论
随着国内高压变频器技术的日趋成熟，变频器已广泛应用于火力发电厂的辅机系统。燃气锅炉送引风系统变频器的应用，不仅可以使炉膛压力等参数的自动控制功能更加易于实现，而且能够大幅降低厂用电率，减少发电煤气消耗，降低发电成本，提高整个企业的能源利用水平和行业竞争力。
参考文献：
[1] 王建国，孙玲芳，张利辉.电厂热工过程自动控制[M].北京：中国电力出版社，2009.
[2] 姚锡禄，程周.变频器技术应用[M].北京：电子工业出版社，2009.