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应用案例

锅炉改造
发布时间:2019-06-03  浏览:168 次

锅炉改造

一、前言
锅炉节能降耗主要的控制指标在于煤耗及用电效率,传统方法多用风门档板、阀门和机械调速来控制鼓(引)风机、给水泵、循环泵的流量及炉排的运行速度,其设计上并未考虑节能目的,同时,工艺及生产任务的不同,蒸汽需求量变化时,需改变给煤(喷降)量,以达到高效率燃烧,传统的控制方式采用人工操作、耗电高、控制精度低,且易因操作不当而产生环境污染(烟囱冒黑烟)。

二、锅炉供水控制系统的改造
水泵的工作原理
由水泵的工作原理可知流量Q与转速N成正比,扬程H与转速N的平方成正比,轴功率P与转速N三次方成正比,电机的转速N与电源频率F成正比,因此改变电源频率,可改变电动机即给水泵的转速,从而达到调节给水流量的目的。
原设备工况
现锅炉给水泵是连续恒速运行的,且流量的控制是通过调节管路中调节阀和支路回流实现的,采用调节阀调节时,由于阀门的开度的减小,水泵出口的压力上升,阀门两边的压差将增大,造成能量的浪费同时还易损害阀门和轴承的磨损;采用支路回流调节时,大量水的回流也同样造成能量的消耗。
改造方案
给原系统加装日普RP3200系列变频器,并保留原系统工频设备做备份,变频器故障输出继电器常开触点连延时继电器再连原工频主回路接触器,确保变频器故障情况下锅炉给水系统正常运行,同时控制室声、光报警,提示操作人员及时排除问题;变频器设下限频率,保证锅炉给水量在安全值以上运行。
变频器工作状态
操作人员在控制室可根据汽包水位的变化实时对变频器进行频率调整,满足蒸发量和给水量的同时力求变频器运行在最佳经济状态。
现场实测:给水泵相对原调节筏控制节电率达24%,并且水泵磨损大大减少,延长设备使用寿命。

三、锅炉鼓(引)风控制系统的改造
原现场工况
锅炉的鼓(引)风机的风量随汽量变化而经常产生变化的,原现场采用阀门调节,锅炉的控制室到阀门的距离较远,操作不便还不易控制准确,风量调节过大,空气含氧量超标,浪费了热能;风量调节过小,煤渣残留碳份超标燃烧不尽又增加了煤耗;高速运行的风机产生的噪音对环境也产生极大的污染;由于长时间高速运行,风机轴承和电机温升都很高,设备的使用寿命降低。
变频器工作状况
安装日普RP3200系列变频器后,操作人员在控制室根据用汽量的变化,随时调整鼓(引)风机的转速,减少了噪音对环境的污染(电机均运行于额定转速以下,风的噪音随之下降),由于鼓引风机长期低于额定转速的状态之下运行电机及风机的轴承不易损坏,延长了使用寿命,电机的发热量也减少了,维修量下降。
停机时间减少,节约了大量的维修费用。
节能效果
一般设计中风机、水泵设备额定的风量、流量通常都超过实际需要的风量、流量,且运行中风量、流量都是实时变化的,而目前,采用档板或阀门来调节风量和流量的调节方式较为普遍,虽然方法简单,但实际上是通过人为增加阻力的办法达到调节的目的,这种节流调节方法浪费大量电能,回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。
从流体力学原理知道,风量Q与转速的一次方成正比,风压H与转速的平方成反比,功率P与转速的立方成正比:
即:Q=K1n H=K2n2 P=K3n3
式中,Q-风量(流量)H-风压(扬程)P-轴功率n-转速
当风量减少风机转速下降时,其电动机输入功率迅速降低,例如风量下降到80%,转速(n)也下降到80%时其轴功率则安装日普RP3200系列变频器后,操作人员在控制室根据用汽量的变化,随时调整鼓(引)风机的转速,减少了噪音对环境的污染(电机均运行于额定转速以下,风的噪音随之下降),由于鼓引风机长期低于额定转速的状态之下运行电机及风机的轴承不易损坏,延长了使用寿命,电机的发热量也减少了,维修量下降。
停机时间减少,节约了大量的维修费用。
节能效果
一般设计中风机、水泵设备额定的风量、流量通常都超过实际需要的风量、流量,且运行中风量、流量都是实时变化的,而目前,采用档板或阀门来调节风量和流量的调节方式较为普遍,  虽然方法简单,但实际上是通过人为增加阻力的办法达到调节的目的,这种节流调节方法浪费大量电能,回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。
从流体力学原理知道,风量Q与转速的一次方成正比,风压H与转速的平方成反比,功率P与转速的立方成正比:
即:Q=K1n H=K2n2 P=K3n3
式中,Q-风量(流量)H-风压(扬程)P-轴功率n-转速
当风量减少风机转速下降时,其电动机输入功率迅速降低,例如风量下降到80%,转速(n)也下降到80%时其轴功率则下降到额定功率的51%;若风量下降到50%,轴功率将下降到额定功率的13%,其节电潜力非常大,因此对风量、流量调节范围较大的风机水泵,采用变频调速控制来代替风门或阀门调节,是实现节能的有效途径。
变频调速的特点是效率高,没有因调速带来的附加转差损耗,调速的范围大,精度高、无级调速。容易实现协调控制和闭环控制,由于可以利用原鼠笼式电动机,所以特别适合于对旧设备的技术改造,它既保持了原电动机结构简单、可靠耐用、维护方便的优点,又能达到节电的显著效果,是风机水泵节能的最理想的方法。

四、炉排电机的变频改造
原现场工况
炉排电机因为比较小,许多厂家都忽略了对其的改造。炉排电机是控制煤在炉内的停留时间,其速度的快慢和煤的燃烧率息息相关。传统的调速方式是机械换档,精度低,煤燃烧后留碳份超标严重。
现场其炉排三级调速档已锈死,只有高速档可以运行,煤渣出来呈黑灰色且脚踩有硬感,明显没有燃烧完全。
变频改造效果
采用变频调速后情况大为改观,由于可实时调整,煤块燃烧充分,热效提高,煤渣出炉后呈灰白色,同时烟囱冒黑烟的现象也基本没有,煤耗降低10%左右。综上:使用普传变频调速器取代风门、档板、阀门控制流量,并控制炉排后,其整体改造效果如下:
1、综合节电约35%,约9个月回收投资。
2、提高燃烧效率,节省用煤10%左右。
3、降低排烟浓度,避免冒黑烟的环境污染。
4、提高设备自动化程度,控制更精确、更方便、更及时。
5、实现电机软起动,减小冲击电流。
6、降低设备运行损耗,延长设备使用寿命。

五.总结:
日普变频调速的特点是效率高,没有因调速带来的附加转差损耗,调速的范围大,精度高、无级调速。容易实现协调控制和闭环控制,由于可以利用原鼠笼式电动机,所以特别适合于对旧设备的技术改造,它既保持了原电动机结构简单、可靠耐用、维护方便的优点,又能达到节电的显著效果,是风机水泵节能的最理想的方法。