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1 前言
鍋爐供暖關(guān)系到千家萬戶的日常工作和生活，尤其大片集中供熱系統(tǒng)中，有恒壓，溫度控制及可靠性要求高的特點。對于供暖鍋爐來講，主要的能源消耗就是煤的消耗和電能的消耗，因此怎樣提高煤的燃燒效率和電能的利用效率成為企業(yè)節(jié)能降耗的重要方式和途徑。
在鍋爐供暖系統(tǒng)中，主要有風量調(diào)節(jié)風機，循環(huán)水泵，給煤電機等用電設(shè)備。其中風機主要調(diào)節(jié)進風量的大小，風量調(diào)節(jié)過大，空氣含氧量超標，那就浪費了熱能，風量調(diào)節(jié)過少，煤渣殘留碳粉過多，又浪費了煤。因此為提高控制水平，保證空氣含氧量和煤渣殘留碳粉達標，必須對風量進行有效調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方式必須方便，靈敏，可靠。以往調(diào)節(jié)風量的大小都是通過調(diào)節(jié)風門的開度來實現(xiàn)的，這種方式不論是人工調(diào)節(jié)還是機械自動化儀表調(diào)節(jié)都有相當一部分的電能轉(zhuǎn)換機械能消耗在風門的阻力上，無法達到節(jié)能的目的。
鍋爐系統(tǒng)中防風機是整個鍋爐燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)均采用擋板及閥門控制。用電效率低，而且必需專業(yè)人員操作，才能保證整體的最高效率。
風機的流量控制，及給煤輸送，殘渣清除系統(tǒng)作為整體考核時，用電效率及燃燒效率是最重要的課題。因此在鍋爐鼓、引風機及循環(huán)泵等設(shè)備上，推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，取代落后的檔風板，使風機始終處于科學(xué)、經(jīng)濟的運行，提高企業(yè)綜合經(jīng)濟效益和社會效應(yīng)，具有十分重要的意義。工業(yè)鍋爐節(jié)能改造的以上各項內(nèi)容實施后，較大幅度地減少煤炭或其它化石燃料的消耗，所以，減少溫室氣體CO2的排放量，有利于緩解全球氣候變暖，同時也減少酸雨氣體SO2和總懸浮顆粒物的排放量，有益于改善地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。
普傳科技研發(fā)的PI7800高性能變頻器（國家火炬計劃重點新產(chǎn)品）采用TI公司電機專用控制芯片及大功率IGBT實現(xiàn)高性能電壓空間矢量控制；基于“電機十大重點節(jié)能工程”開發(fā)PS7800系列電機環(huán)保節(jié)能器在石化、建材、供暖等行業(yè)應(yīng)用取得很好的效果，社會和經(jīng)濟效益顯著。
2 大連普傳變頻技術(shù)改造主要應(yīng)用
2.1 節(jié)能改造原理
通過流體力學(xué)的基本定律可知：風機、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：
Q∝n，H∝n2，P∝n3；
即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。 右圖為風機設(shè)備采用變頻器或電機環(huán)保節(jié)能器節(jié)能效果圖。
當現(xiàn)場對風機流量的需求從100%降至50%時，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)將比原來的閥門調(diào)節(jié)節(jié)能率在75%以上。
實際運行時根據(jù)GB12497《三相異步電動機經(jīng)濟運行》強制性國家標準計算公式得出節(jié)能效果。
2.2 應(yīng)用設(shè)備
1）鍋爐：鼓風風機、引風風機、爐排電機；
2）換熱交換站：集中供暖系統(tǒng)中重要的組成部分，換熱器是將熱力管網(wǎng)系統(tǒng)中蒸汽 （110℃一130 C）或高溫熱水 （85℃以上）經(jīng)熱交換機組與末端管網(wǎng)中循環(huán)水交換熱量，再由管道泵加壓將獲得熱量的循環(huán)水送至各個用戶使用的暖氣片或風機盤管中，然后循環(huán)水回到熱交換站進行再次換熱循環(huán)，周而復(fù)始的進行。在設(shè)計熱交換機組時，由于換熱器是一個固定范圍內(nèi)的輸出熱量，所以設(shè)計選型時，是按照用戶最大負荷選擇的。而在實際使用中由于諸多因素，諸如建筑規(guī)劃、工期、住宅小區(qū)入住率低，季節(jié)環(huán)境的變化等等，實際所需負荷變化量較大。一般在換熱站水泵：一次網(wǎng)循環(huán)泵電機、二次網(wǎng)循環(huán)泵電機、補水泵等等使用變頻裝置。
3 大連普傳變頻器應(yīng)用舉例
瓦房店***供熱有限公司共有燃煤鍋爐三十多臺，從2001年開始該公司就利用普傳變頻器對已有的鍋爐進行變頻改造，通過改造，不僅在節(jié)電、節(jié)煤等方面取得一定的經(jīng)濟效益，而且對環(huán)保方面也有很大的改善，通過大連市節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心“能評”。2006年該公司繼續(xù)在原有的舊鍋爐進行變頻改造，而且在新上的兩臺30噸鍋爐從一安裝開始就采用了普傳變頻控制的方案。現(xiàn)就這兩臺鍋爐在一個供暖期內(nèi)的運行情況作一分析。
30噸鍋爐配置：在鼓風風機（55kW兩臺）、引風風機（132kW兩臺）、爐排電機（4kW兩臺）、鍋爐補水泵電機（4kW兩臺）、一次網(wǎng)循環(huán)泵電機（110kW兩臺）、二次網(wǎng)循環(huán)泵電機（132kW兩臺、75kW兩臺）都采用普傳變頻器進行變頻控制的方式。每臺電機的運行時間、運行頻率以及與傳統(tǒng)的調(diào)風門調(diào)節(jié)方式在節(jié)電、節(jié)煤等方面的比較結(jié)果見下表。
此鍋爐變頻應(yīng)用總功率為512kW*2=1024 kW,
日總節(jié)電為：
（55*38%*10+132*42%*10+4*51%*10+4*22%*10+110*22%*24+132*20%*24+75*15%*24）*75%=1,707 kWh,
一供暖期為147天，總節(jié)電量為：1707*147=251,039 kWh。
按0.5元/kWh計算，一個供暖期節(jié)約資金125,520元，
另外節(jié)煤6%，按一臺30t鍋爐日耗煤100t計算，
一個供暖期節(jié)煤100*6%*147*300=264,600元。
而這臺鍋爐變頻器項目總投資為250,000元,
投資回報期：基本上一個供暖期就能收回投資。
所有風機水泵均采用一對一（即一臺普傳變頻器配一臺電機）的配置方式，保留原工頻系統(tǒng)且與變頻系統(tǒng)互為備用，一般情況下均為開環(huán)調(diào)節(jié)。
4 大連普傳變頻器的投資與節(jié)能
普傳變頻節(jié)能系統(tǒng)（裝置）在風機水泵類設(shè)備的一般應(yīng)用的節(jié)能效果平均也可做到20-50%，在未受到其它因素的影響的情況下一般可取平均值，這些節(jié)能效果平均值是由實際應(yīng)用中得到，變頻節(jié)能系統(tǒng)的投資回收期一般為6-15個月
哈爾濱市鍋爐供暖公司一臺40噸供暖鍋爐為正陽河小區(qū)供暖，供暖面積約50萬平方米，由于在一個供暖期內(nèi)（上年10月25日至次年4月15日）溫差大（零上幾度到零下30度之間），這就要求供暖鍋爐供熱量必須隨氣溫變化而調(diào)節(jié)變量，過去采用檔風板調(diào)節(jié)鼓、引風量，卻因機械（銹蝕失靈）和人為原因（距離遠、調(diào)節(jié)不便等），常常不能及時調(diào)節(jié)流量而造成電能和燃煤的浪費。采用普傳科技變頻器改造將檔風板調(diào)節(jié)為變頻調(diào)速調(diào)節(jié)方式后，操作人員能根據(jù)氣溫變化及時、準確、輕松、方便地調(diào)整風機電機輸入電流頻率，從而科學(xué)地調(diào)節(jié)鼓、引風配合比，平均節(jié)電率高達60%，節(jié)煤10%左右，同時還降低了煙道排煙濃度，經(jīng)濟效益、社會效益可觀。
某機械廠二臺20噸鍋爐供鍛造分廠汽錘用汽。二臺20噸鍋爐供汽是按分廠汽錘平均開工90%設(shè)計的，但在實際運行中，常常達不到90%開工率，一臺鍋爐供汽不夠用，二臺鍋爐供汽時又因汽壓升高，而不得不排空，造成極大浪費。改用普傳變頻調(diào)速技術(shù)調(diào)節(jié)鼓、引風機，爐排、給煤機、電機轉(zhuǎn)速后，問題得到徹底解決，做到按分廠汽錘開工量，及時準時調(diào)節(jié)鍋爐產(chǎn)汽量，既滿足了生產(chǎn)需要，又節(jié)電、節(jié)煤，據(jù)統(tǒng)計，僅4個月就收回全部投資。
某化工廠二臺35噸鍋爐，利用壓差帶二臺3000KV自備發(fā)電機發(fā)電組后將蒸汽作為熱源，供真空制鹽，采用普傳變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)調(diào)節(jié)鼓、引風量，調(diào)節(jié)精確度提高，鼓、引風量配合比更加合理，克服了過去風量過大時，排煙溫度升高、浪費了熱能、風量調(diào)節(jié)過小、煤渣殘留碳份超標，又浪費了煤資源。節(jié)電率達到37%，節(jié)煤10%左右。綜合經(jīng)濟效益顯著，受到職工普遍歡迎。
5 大連普傳變頻器節(jié)能效益顯著。
1）節(jié)電效果顯著：一般節(jié)能可達30%以上
2）改善工作環(huán)境：由于采用了普傳變頻調(diào)速，可以根據(jù)用氣量的變化可以隨時調(diào)整引風機，鼓風機的風量，對現(xiàn)場進行了測試，噪聲下降，受到操作人員的好評
3）減少維修：由于采用了普傳變頻軟起技術(shù)，減輕了機械沖擊和對電網(wǎng)的沖擊，維修量明顯下降，停機時間減少，維修費用比改造使用前下降50%左右
4）換熱站自動控制系統(tǒng)：循環(huán)泵、補水泵按要求運行，實現(xiàn)了換熱站的無人值守，提高了系統(tǒng)自動化程度；在改造循環(huán)水泵時，采用了壓力傳感器檢測管網(wǎng)的壓力，通過PID調(diào)節(jié)給出模擬信號控制變頻器，變頻器給出一定的電壓和頻率給水泵，來調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速和輸出功率，形成一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)來維持管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定，實現(xiàn)了出水溫度的自動控制恒壓控制。
5）實現(xiàn)減少污染物排放如CO2和SO2 環(huán)保效果好。
