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变频器在锅炉风机中的应用
发电厂中的高压电动机多为风机和水泵,应用高压变频器的主要目的是节能和实现自动控制。本文档主要介绍变频器在风机用电机的应用及注意事项。
1发电厂系统简介
火力发电厂主要分为三大系统。下图为火力发电厂的生产过程示意图:
一,燃烧系统
煤从原煤仓落入煤斗,由给煤机送入磨煤机磨成煤粉,并经空气预热器来的一次风烘干并带至粗粉分离器。在粉粉分离器中将不合格的粗粉分离返回磨煤机再行磨制,合格的细煤粉被一次风带入旋风分离器,使煤粉与空气分离后进入煤粉仓。煤粉由可调节的一次风机按锅炉需要送入一次风管,同时由旋风分离器送来的气体(含有约10%左右未能分离出的细煤粉),由一次风机提高压头后作为一次风将进入一次风管的煤粉经喷燃器喷入炉膛内燃烧。二次风机将冷风送到空气预热器加热,加热后的气体一部分经磨煤机、一次风机进人炉膛,另一部分经喷燃器外侧套筒直接进入炉膛。炉膛内燃烧形成的高温烟气,沿烟道经过热器、省煤器、空气预热器逐渐降温,再经除尘器除去90%~99%(电除尘器可除去99%)的灰尘,经引风机送入烟囱,排向天空。
二、汽水系统
由锅炉产生的过热蒸汽沿主蒸汽管道进入汽轮机,高速流动的蒸汽冲动汽轮机叶片转动,带动发电机旋转产生电能。在汽轮机内作功后的蒸汽,其温度和压力大大降低,最后排入凝汽器并被冷却水冷却凝结成水(称为凝结水),汇集在凝汽器的热水井中。凝结水由凝结水泵打至低压加热器中加热,再经除氧器除氧并继续加热。由除氧器出来的水(叫锅炉给水),经给水泵升压和高压加热器加热,最后送人锅炉汽包。在现代大型机组中,一般都从汽轮机的某些中间级抽出作过功的部分蒸汽(称为抽汽),用以加热给水(叫做给水回热循环),或把作过一段功的蒸汽从汽轮机某一中间级全部抽出,送到锅炉的再热器中加热后再引入汽轮机的以后几级中继续做功(叫做再热循环)。为了将汽轮机中作功后排入凝汽器中的乏汽冷凝成水,需由循环水泵从凉水塔抽取大量的冷却水送入凝汽器,冷却水吸收乏汽的热量后再回到凉水塔冷却,冷却水是循环使用的。
三、电气系统
    发电厂的电气系统,包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电所等。发电机的机端电压和电流随着容量的不同而各不相同,一般额定电压在10~20kV之间,而额定电流可达2OkA。发电机发出的电能,其中一小部分(约占发电机容量的4%~8%),由厂用变压器降低电压(一般为63kV和400V两个电压等级)后,经厂用配电装置由电缆供给水泵、送风机、磨煤机等各种辅机和电厂照明等设备用电,称为厂用电(或自用电)。其余大部分电能,由主变压器升压后,经高压配电装置、输电线路送入电网。
2锅炉及风机介绍
下面介绍一下锅炉机组的基本工作过程:燃料经制粉系统磨制成粉,然后由一次风机送入炉膛中燃烧,使燃料的化学能转变为烟气的热能。高温烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道,最后从锅炉中排出。锅炉排烟再经过烟气净化系统变为干净的烟气,由引风机送入烟囱排入大气中。烟气在锅炉内流动的过程中,将热量以不同的方式传给各种受热面。例如,在炉膛中以辐射方式将热量传给水冷壁,在炉膛烟气出口处以半辐射、半对流方式将热量传给屏式过热器,在水平烟道和尾部烟道以对流方式传给过热器、再热器、省煤气和空气预热器。于是,锅炉给水便经过省煤器、水冷壁、过热器变成过热蒸汽,并把汽轮机高压缸做功后抽回的蒸汽变成再热蒸汽。以下示意图便是电厂锅炉的燃烧系统流程。
我们知道,由于锅炉在正常运行中的燃料构成、热负荷、电负荷以及季节等变化因数较大,因此,锅炉燃烧所需要的空气量在各个不同的情况下,也相应有较大的变化,然而,锅炉配置的风机是按锅炉最大出力情况下的所需最大风量来设计,并必须考虑锅炉在事故情况下一定的风量裕度,所以,风机电机功率的配置一般都较大,据统计,锅炉风机档板的平均开度,在正常情况下引风机为48%左右,二次风机仅为45%左右。传统的调节方法是用档板调节控制,大量电能浪费克服挡板的阻力上,造成厂用电率高,影响机组的经济运行。
在这里需要说明一下,一般而言,一二次风机是相对流化床锅炉而言,送风机和排粉机是相对中储式煤粉锅炉而言,其实际作用是完全一致的,由于现在流化床锅炉比较普及,故而一二次风机的提法比较多。下面介绍一下一次风机、二次风机和引风机的作用
一次风机:
作用:一次风机作为锅炉的辅机起着干燥和输送煤粉的作用, 一次风由一次风机引入,一次风经过的环节多,风道阻力大,所以要求风压高,一次风机为两级动叶可调式,在风压上要比单级轴流风机的风压高,这样就可以满足对风压上的要求.
一次风量的调整:为保证锅炉有良好的工况和较高的热效率,在运行中应根据煤质和负荷的变化及时地调整一次风量,同时根据燃料燃烧,底料流化床温变化和料层差压的情况合理配风。如果配风过低,就不能使燃料