1 引言 綠色環(huán)保無(wú)公害是現(xiàn)代化城市“三廢”處理必須要考慮的，城市中工業(yè)垃圾和生活垃圾是主要污染物，過(guò)去垃圾主要是以填埋處理，既占用大量的土地又不能從根源上徹底消除危害。而近些年來(lái)出現(xiàn)的環(huán)保型熱電廠，通過(guò)將垃圾燃燒產(chǎn)生的熱量加熱水，產(chǎn)生蒸汽實(shí)現(xiàn)發(fā)電。在目前能源供應(yīng)緊張、價(jià)格不斷上漲的今天更具有特殊意義，它不但解決了垃圾處理問(wèn)題，同時(shí)也帶來(lái)了莫大的經(jīng)濟(jì)利益，真正實(shí)現(xiàn)了污染物處理的減量化、無(wú)害化、資源化、花園化、國(guó)產(chǎn)化五化要求。 2 環(huán)保熱電廠概述 富春江環(huán)保熱電有限公司是富春江集團(tuán)控股子公司，是目前浙江省最大的環(huán)保熱電（垃圾發(fā)電）項(xiàng)目，公司位于富陽(yáng)市靈橋鎮(zhèn)，緊臨富春江邊，公司現(xiàn)設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量7.4萬(wàn)kW，配置“7爐4機(jī)”，采用130t/h循環(huán)硫化床鍋爐，汽輪機(jī)采用2臺(tái)25MW，2臺(tái)12MW，現(xiàn)“4爐3機(jī)”已正式投入生產(chǎn)運(yùn)行。其中兩臺(tái)循環(huán)硫化床焚燒爐每年可處理26萬(wàn)噸生活垃圾和工業(yè)廢料，節(jié)約標(biāo)煤近20萬(wàn)噸，減少二氧化硫排放1873噸，減少煙塵排放539噸，同時(shí)可以取代周邊100多家企業(yè)的小型供熱鍋爐，大大減輕燃煤對(duì)大氣造成的污染，還可為當(dāng)?shù)?20多家造紙企業(yè)供熱。公司在作好環(huán)保工作的同時(shí)，為響應(yīng)國(guó)家建設(shè)節(jié)約型社會(huì)倡導(dǎo)，積極做好節(jié)水節(jié)電，廠內(nèi)廣泛采用綠色節(jié)能燈、汽動(dòng)給水泵、高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。 考慮到鍋爐風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓裕量可能達(dá)到20%以上。在鍋爐風(fēng)機(jī)的用電量中，很大一部分是因風(fēng)機(jī)型號(hào)和管網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)不匹配而被白白消耗的。同時(shí)，發(fā)電廠的負(fù)荷必須要跟隨用戶(hù)的使用狀況而改變，發(fā)電機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)要求鍋爐和風(fēng)機(jī)相應(yīng)作出調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過(guò)程中又有大量能量被截流閥門(mén)浪費(fèi)了。但是如果在風(fēng)機(jī)上加裝目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始普遍采用的高壓變頻器，由變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)壓調(diào)頻，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的調(diào)節(jié)以滿(mǎn)足負(fù)荷的變動(dòng)，這樣就能將風(fēng)機(jī)擋板在節(jié)流過(guò)程中造成的能量損失和因風(fēng)機(jī)型號(hào)和管網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)不匹配形成的能量損失節(jié)約下來(lái)。通過(guò)考察，東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司以其優(yōu)秀的技術(shù)方案、良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)、規(guī)?；纳a(chǎn)能力以及專(zhuān)業(yè)的售后服務(wù)等，得到了富春江環(huán)保熱電有限公司技術(shù)人員的一致認(rèn)可。為了試點(diǎn)，采用東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的DHVECTOL-DI系列高壓大功率變頻器先對(duì)4號(hào)爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了變頻改造，到達(dá)了預(yù)期的節(jié)能效果，而后又陸續(xù)對(duì)3號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)爐進(jìn)行了變頻改造，都取得了很好的效果。 3 變頻器工作原理 目前國(guó)內(nèi)高壓大功率變頻器普遍采用“高-低-高”的變換形式，由多個(gè)功率單元構(gòu)成多重化串連的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)單元輸出固定的低壓電平，再由多個(gè)單元串連疊加為所需的高壓電源，其系統(tǒng)圖如圖1所示。DHVECTOL-DI系列高壓大功率變頻器也不例外，以10kV每相九個(gè)單元串聯(lián)為例,如圖1所示。每相由九個(gè)相同的功率單元串聯(lián)而成，相電壓為5773V。每個(gè)功率單元輸出有效值Ve＝641V，峰值輸出電壓。多重化串連結(jié)構(gòu)使用低壓器件實(shí)現(xiàn)了高壓輸出，不僅降低了對(duì)功率器件的耐壓要求，而且還使輸出波形得到了極大的改善。它對(duì)電網(wǎng)諧波污染非常小，輸入電流諧波畸變率小于4%，滿(mǎn)足IEEE519-1992的諧波抑制標(biāo)準(zhǔn);輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置;輸出波形接近正弦波，不存在輸出諧波引起的電機(jī)發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問(wèn)題，對(duì)普通異步電機(jī)不必加輸出濾波器就可以直接使用。 4 可靠性設(shè)計(jì) 130t/h循環(huán)硫化床鍋爐采用一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，一臺(tái)二次風(fēng)機(jī)，一臺(tái)引風(fēng)機(jī)，因此對(duì)可靠性的要求非常的高，詳細(xì)見(jiàn)圖2。 （1） 為了保證設(shè)備的使用壽命，DHECTOL-DI系列高壓大功率變頻器功率單元采用了冗余設(shè)計(jì)，每相功率單元采用9級(jí)串連。 （2） 為了保證變頻器的可靠性，DHVECTOL-DI系列高壓大功率變頻器功率單元采用了自動(dòng)旁通設(shè)計(jì)，功率單元原理如圖3所示。當(dāng)單個(gè)功率單元故障后，變頻器會(huì)自動(dòng)旁通掉該功率單元，保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，9級(jí)系統(tǒng)可旁通掉兩個(gè)功率單元。 （3） 同時(shí)為了保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，整套變頻器配備有手動(dòng)旁通裝置。變頻器異常時(shí)，變頻器停止運(yùn)行，電機(jī)可以直接手動(dòng)切換到工頻運(yùn)行。如圖4所示，工頻旁路由2個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2組成。變頻運(yùn)行時(shí)，QS1合，QS2處于變頻位置;工頻運(yùn)行時(shí)，QS2處于工頻位置，QS1斷開(kāi)。 5 應(yīng)用情況 4#爐引風(fēng)機(jī)的變頻器于2005年1月到現(xiàn)場(chǎng)，3月中旬開(kāi)始安裝，4月24日送電調(diào)試，5月變頻器配合鍋爐進(jìn)行各種動(dòng)力實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)期間各種連鎖可靠，故障聲報(bào)警準(zhǔn)確，和DCS系統(tǒng)連接方便、控制精度高。6月4#爐投入生產(chǎn)運(yùn)行，另外3#、5#爐也分別于12月和2006年1月投入生產(chǎn)，通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)期間對(duì)引風(fēng)機(jī)工頻啟動(dòng)運(yùn)行和變頻啟動(dòng)運(yùn)行的大量對(duì)比測(cè)試，鍋爐引風(fēng)機(jī)采用變頻啟動(dòng)運(yùn)行后具有明顯優(yōu)勢(shì)。 （1） 改善啟動(dòng)性能，減少電網(wǎng)沖擊，引風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻器靜態(tài)啟動(dòng)，運(yùn)行人員通過(guò)DCS系統(tǒng)緩慢提升轉(zhuǎn)速至工作范圍，最大啟動(dòng)電流約為額定電流0.8倍，避開(kāi)了電機(jī)6-8倍啟動(dòng)電流，轉(zhuǎn)速、力矩平穩(wěn)上升，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。 （2） 減少機(jī)械震動(dòng)、噪音和磨損，提高了運(yùn)行的可靠性，延長(zhǎng)了機(jī)械壽命,變頻調(diào)速時(shí)引風(fēng)機(jī)入口擋板全開(kāi)，升降轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，慣性力矩減少，各部分力矩為最小，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件磨損最小，環(huán)境噪音降到最低。 （3） 利用變頻器對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行壓力、風(fēng)量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過(guò)程平滑靈活可靠，同時(shí)解決風(fēng)門(mén)擋板線(xiàn)性差、調(diào)節(jié)延遲問(wèn)題，特別在點(diǎn)爐初期和低負(fù)荷情況下，變頻調(diào)節(jié)非常方便平穩(wěn)、控制精度高，爐膛負(fù)壓容易控制，也非常穩(wěn)定，與擋板節(jié)流調(diào)節(jié)相比，變頻調(diào)節(jié)明顯地了改善調(diào)節(jié)性能。 6 節(jié)能效益分析 在3#、4#爐鍋爐系統(tǒng)正常運(yùn)行、熱負(fù)荷基本相等的工況下，其中3#爐引風(fēng)機(jī)采用風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)風(fēng)量，4#爐引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量（兩臺(tái)鍋爐并列布置，煙道截面、煙管長(zhǎng)度基本相等），根據(jù)杭州市能源監(jiān)測(cè)中心于2005年11月對(duì)浙江富春江環(huán)保熱電有限公司引風(fēng)機(jī)進(jìn)行的耗電量測(cè)試，得出兩臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)在采用不同方式調(diào)節(jié)風(fēng)壓風(fēng)量時(shí)的排煙量、耗電量數(shù)據(jù)如附表所示。 采用變頻調(diào)速后，引風(fēng)機(jī)節(jié)電率: 7 結(jié)束語(yǔ) 現(xiàn)階段國(guó)家電力供應(yīng)缺口較大，供需矛盾十分突出，但是電力浪費(fèi)也非常嚴(yán)重，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，每單位GDP消耗能源高1倍甚至數(shù)倍，因此在加快電力建設(shè)速度的同時(shí)，依靠科技進(jìn)步，加大節(jié)電力度，最大限度降低電力消耗，對(duì)緩解電力供需緊張局面，同樣有著不可忽視的作用。富春江環(huán)保熱電有限公司通過(guò)對(duì)引風(fēng)機(jī)加裝變頻調(diào)速裝置，取得了明顯的節(jié)電效果，并獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在國(guó)家大力提倡建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的今天，為環(huán)保熱電廠又增加了一個(gè)新的亮點(diǎn)。