锅炉鼓风、引风及水泵变频改造一、普通锅炉系统工作原理(一)、锅炉的工作原理:锅炉是由锅炉本体和燃烧设备(包括炉膛和烟道)两部分组成。锅炉本体由受压部件组成汽水系统。它吸收燃烧设备燃料所放出的热量,将锅炉给水加热到需要的热水(符合热水锅炉额定参数)或蒸汽(符合蒸汽锅炉额定参数)。燃烧设备是由炉膛、烟道组成的风、燃料、烟系统,燃料与空气混合燃烧把热量传递给汽水系统,而唐陨砦露戎鸾ソ档?直至经除尘器、引风机由烟囱排入大气。下面以双炉筒横置式链条炉排水管锅炉(SHL型锅炉)为例,简要介绍锅炉的基本结构和工作过程。1、锅炉的风、煤、烟系统:将锅炉所需要的煤送入加煤斗然后落入炉排,炉排由减速箱带动链轮以一定的速度将炉排向炉后移动,炉排上的煤进入炉膛后受到高温烟气的强烈辐射,又得到炉排下面风仓送来的空气(该空气先由鼓风机鼓入空气预热器,被加热的空气送入炉排下的风仓内)混合进行燃烧放热,煤最后燃烬成炉渣进入灰渣斗排出炉外。在炉排上燃烧的煤产生高温烟气,在引风机的抽吸作用下以一定的流速依次经炉膛、对流烟道,烟气不断将热量传递给炉膛和对流受热面,而烟气本身温度逐渐下降,最后经除尘器、引风机和烟囱排入大气。2、锅炉的汽水系统:锅炉给水由给水泵送入省煤器,省煤器的作用是利用锅炉尾部烟气热量加热锅炉给水、降低排烟热损失、提高锅炉热效率。经省煤器加热的炉水进入上锅筒,上锅筒组成水循环回路,即:高温区的对流管束中的汽水混合物是由下锅筒向上吸热流动进入上锅筒;而低温区对流管中的炉水是由上锅筒向下吸热流动进入下锅筒。同时上锅筒的另一部分炉水通过水冷壁管和??渣管受到高温烟气的强烈辐射将炉水汽化产生蒸汽,因此水冷壁管中的汽水混合物由下集箱或下锅筒上升进入上锅筒;而下降管中的炉水由上锅筒向下流进下集箱。在上锅筒内汽水混合物经汽水分离装置分离后进入汽空间,并进入过热器内将饱和蒸汽继续加热成需要的过热蒸汽。(二)、锅炉性能分析:锅炉的电气单元及拖动机构一般由鼓风机、引风机、给水泵、循环泵、炉排电机和冲渣泵(除灰泵)组成,在原有的锅炉系统中一般都采用以下方式:鼓、引风机采用离心式风机,利用档板或阀门调节鼓、引风量;给水和循环水系统由给水泵和循环泵完成,给水量、出水量、回水量及水压由阀门调节;利用调速电机和控制器拖动炉排往复运行。二、普通锅炉系统存在的问题所有电机均工作在工频50HZ状态下(炉排电机除外),电能消耗量大,浪费严重而且噪音非常大;1、磁调速电机的滑差部分封闭性差,在运行环境较恶劣的锅炉现场长期使用易产生滑差头抱死的情况,可靠性差,维护工作量大;2、普通控制方式基本上为手动操作、调节,锅炉运行人员劳动强度大、控制精度低;3、由于水量/压和风量/压不能准确控制,致使水、煤量消耗较大;4、原有的自耦降压启动装置在电机启动时仍存在较大的冲击电流,对一次开关回路电器元件、二次继电回路仪表和电缆的容量要求较高且系统可靠性较低,维护工作量大等。三、节电原理概述交流电动机的转速N用公式表示为:N=60f(1-s)/p;(N为电机每分钟转速,f为电机接受频率,p为电机磁极对数,s为电机转差率)。由此可知交流电机的转速与接受频率成正比,通过改变电机的供电频率可达到调整电机转速的目的。流体传输设备(水泵、风机)的工作原理可知:水泵、风机的流量(风量)与其转速成正比;水泵、风机的压力(扬程)与其转速的平方成正比,而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积,故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比(即与电源频率的三次方成正比)。根据上述原理可知:改变水泵、风机的转速就可改变水泵、风机的输出功率。例如:将供电频率由50Hz降为45Hz,则P45/P50=453/503=0.729,即P45=0.729P50(P为电机轴功率);将供电频率由50Hz降为40Hz,则P40/P50=403/503=0.512,即P40=0.512P50(P为电机轴功率)。如下图:由以上内容可以看出,用变频器进行流量(风量)控制时,可节约大量电能。锅炉控制系统在设计时是按现场最大需求量来考虑的,其鼓风机、引风机、给水泵、循环泵都是按单台设备的最大工况来考虑的,在实际使用中有90%以上的时间它们都工作在非满载状态下。采用阀门、自动滑阀调节不仅增大了系统循环压力和节流损失,而且由于调节是阶段性的,造成整个系统工作在波动状态;而安装变频控制系统则可一劳永逸地解决该问题,还可实现自动控制,并通过节能收回投资。同时变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对系统的平稳调节,使系统工作状态稳定,延长锅炉各部件的使用寿命。四、锅炉系统改造方案(一)、鼓、引风机变频控制系统:锅炉的鼓、引风机的作用是用来保障燃料充分燃烧并维持锅炉炉膛保持微负压。锅炉风机一般采用离心式风机,且电机一般具备以下功能:1、鼓、引风机强/弱电连锁装置