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摘要：本文以某垃圾焚烧发电厂为研究对象，在其引风机节能中采用高压变频器，使其电动机能够实现软启动与调速节能。首先对垃圾焚烧发电工艺的基本流程进行了简要分析，探讨了风机变频调速节能的基本原理，深入剖析了其DCS控制系统与电气系统的设计思路，望能为此领域研究有所借鉴。
关键词：垃圾焚烧发电厂；高压变频器；引风机；节能
垃圾焚烧能使垃圾处理变得更加无害化、资源化与减量化，且所回收的热量还能用作供热或发电，因而能够节省资源消耗。当前，垃圾焚烧处理已经成为欧美等发达国家处理垃圾的首选方式。而对于垃圾焚烧发电项目来讲，实际就是把生活垃圾当作原料，实施焚烧处理，然后回收所产生的余热，用于发电；对于此类项目而言，“以处理为主，发电为辅”为其典型特点，同时也由社会效益所决定。垃圾焚烧发电实为一种通过对城市生活垃圾的焚烧，以及对燃烧过程中所产生余热的利用（发电）为核心工作的环保工程，社会影响显著，且社会效益明显。不仅能将垃圾对环境污染所造成的影响给解决掉，还有助于当地经济、生活水平的提高，促进经济的循环发展。本文结合当前实况，以垃圾焚烧发电厂所用引风机为研究对象，探讨高压变频器在其节能应用中的具体思路，现对此作一探讨。
1.垃圾焚烧发电工艺分析
针对垃圾焚烧来讲，其实为一种比较实用、成熟且高效的垃圾处理方式，其在国外一些发达国家中，已得到广泛应用；但需要指出的是，受各个国家经济实力、技术能力以及当地垃圾基本特性等因素的影响，所采用的技术与工艺存在一定差异，但在基础工艺以及技术组合形式方面，却大致相当。所谓垃圾焚烧发电，从基础层面来分析，即为对垃圾实施实施三个阶段的处理，其一为烘干，其二是燃烧，其三为燃烬，在此过程中，垃圾会于高温下（850~1100℃）充分燃烧。而在实际燃烧过程中，能借助自动燃烧控制系统、DCS系统等，对炉内垃圾的燃烧情况进行实时控制与调整，对燃烧空气量以及炉排运行速度进行及时调节。而对于燃烧过程中所产生的高温烟气而言，其被传送至余热锅炉当中，实施热交换，从中会产生过热蒸汽，从而将汽轮发电机组推动，最终形成电能。而电能能够借助电网，向各地输送，如此一来，便实现了对垃圾进行资源化处理的目的。
另外，还需要强调的是，当将垃圾填入到焚烧炉当中，经干燥、燃烧、燃烬等处理后，其中的有机物（腐败性）在燃烧后，会形成无机物，而且在持续高温下，病原性生物会被烧死，因而环保且实用。
2.引风机变频调速节能的基本原理
（1）轴功率P、风压H、风量Q与转速n之间的关系。基于流体力学原理可发现，当引风机选用变频器进行调节时，风机转速会从之前的n降至n＇，另外，轴功率P、风压H、风量Q与n＇/n的一二三次方之间，呈正比关系。（2）计算电动机容量。公式为P=Q×H/（ηT×ηF），在此公式当中，P所表示的是风机输出的轴功率；Q所表示的是风机风量；ηT所代表的是风机效率，ηF表示的是传动装置效率；而H表示的是风机风压。（3）引风机的节电方法及原理。①对入口挡板开度进行调节，如果减小引风机入口挡板的开度，此时，尽管降低了风量（Q1→Q2↓），但是风压却有所升高（H1→H2↑），依据公式P=Q2↓H2↑，从中可发现轴功率P2并无显著减少。②采取先进的变频调速模式。引风机变频调速模式：可通过对转速的改变，来对风量加以控制，如果入口挡板均被打开，那么不存在节流损耗，使引风机系统阻力降低，最终可达到减少引风机能耗的目的。
3.DCS控制系统、电气系统设计分析
3.1设计电气系统主回路
各台引风机均配置有与之相匹配的高压变频器1台，其电气系统的基本原理见图1。为了使电气能够互锁，需要将1个双刀双掷隔离开关设于KM21与KM31之间；如果输出接触器与输入接触器处于连接状态，但KM31却处于断开状态，那么电动机变频运行；若旁路接触器（KM31）处于合闸状态，但输出接触器与输入接触器之间处于断开状态，此时，电动机呈工频运行状态。当处于此种运行状态时，高压变频器隔离，如此一来，便能为检修提供方便。如果接触器KM11处于合闸状态，那么锁定刀闸隔离开关K11，停操作；如果接触器KM21处于合闸状态，那么锁定刀闸隔离开关K21，禁操作。还需要说明的是，如果高压变频器出现异常情况，此时，无论是接触器KM11，还是KM21，都会被断开，且KM31合闸，电机投入工频电网，急性定速运行。
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图1 引风机变频调速方案电气系统图
3.2DCS控制系统设计分析
针对高压变频器来讲，其除了可以对机组分散控制系统DCS所发送的各种指令与参数进行实时接收外，还能根据现实需要，相DCS系统反馈信号状态、故障报警信号及各种运行参数等。而通过对远程DCS系统的合理化应用，可以实现对高压变频器启/停的有效控制，而且还能以手/自动方式进行控制，另外，还能将变频器的当前运行状态给显示出来。还需要指出的是，在对DCS进行实际设计时，其与各台变频器间的I/O信号的测点，需达38个，其中，34个为开关量信号，4个为模拟量信号。在该垃圾焚烧发电厂当中，总共设置有引风机3台，测点数量为114个。
3.3变频器的控制逻辑分析
（1）启动引风机高压变频器的条件。要想启动引风机高压变频器，通常情况下，需要满足如下条件：其一为变频器就地启动准备工作已经就绪，其二是引风机的高压开关需处于合闸状态，其三为频率初始设定值相比额定频率，需＜0.3倍（预防操作不当而造成炉膛负压扰动）。（2）控制高压变频器速度自动调节的开关量。首先，当处于工频运行状态时，引风机多借助挡板开度来进行调节，如果其投自动，那么变频器所对应的转速自动控制便会被闭锁；其次，如果指令与反馈之间的偏差大于设定值，此时，会自动切除变频器。最后，如果炉膛负压测点出现故障，尤其是发生信号异常情况，那么变频器会退自动。
4.结语
综上，伴随国家对节能环保工作的日渐重视，将高压变频器应用在垃圾焚烧发电机组的引风机上，除了可以满足各种工况下的基本需求外，还能打破垃圾电厂的运作困境，达到节能降耗的目的。另外，还需指出的是，通过使用高压变频器，还能调节引风机的风量，强化炉膛压力调节所对应的响应速度，使设备处于高效、稳定的运行状态，如此不仅可以减少噪声污染，还能实现经济效益的提高，可谓一举双得之措施。
参考文献：
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[2]李全坤.高压变频器在火力发电厂300MW机组引风机上的应用[J].文摘版：工程技术，2018，000（006）：P.115-115.
[3]陈彦达，曹顺霞.高压变频器在锅炉引风机中的应用及节能效果[J].科技创新导报，2019（6）：54-54.
作者简介：
潘彬（1990-06），男，汉族，籍贯：广西梧州市，当前职务：电气工程师，当前职称：初级工程师，学历：本科，研究方向：电气维护。