变频调速器在垃圾发电厂中的应用

摘要：通过对垃圾发电厂工艺及其运行特点的分析论述了变频调速在垃圾焚烧系统中的应用对改善垃圾炉的焚烧状况提高垃圾发电厂的经济效益有一定的意义"
关键词：变频调速 垃圾发电 环保 焚烧
以垃圾为燃料进行发电不同于以煤、油、气为燃料的电厂可以相对稳定地输送入炉的风量其原因是垃圾的成分十分复杂垃圾的含水率相差也极大因此为了使垃圾在炉内保持良好的燃烧状态就要不断地对进入炉床的风量和对垃圾向炉内的推进速度不断地进行调整同时垃圾在炉内还有一个烘干、预热、燃烧、燃尽的过程在每一个阶段配风也是不同的因此垃圾在炉内的运动!燃烧并不是以一个恒定的速度进行的"根据垃圾发电厂生产工艺的需要电动机在使用中经常需要进行调速电动机的调速运行方式很多以电动机的类型分有交流调速和直流调速而交流调速又分为串极调速!变极调速!滑差电机调速!调压调速以及变频调速等方式"在深圳的各垃圾发电厂采用的是变频调速的方式"
1 变频调速原理
变频调速即使电动机运转的电源频率是可变可控的这一电源是通过变频器调制出的变频器由整流器!中间电路!逆变器!控制电路部分组成"交流异步电动机转子的转速n可用下式表示:
n@f/p@(S)()
式中 f)))电源频率;
p)))电动机的极对数;
S)))电动机的转差率"
由此可见,当转差率S变化不大时,电动机转速n基本上正比于定子供电频率f"改变f就可以得到极大地调速范围,很好地调节平滑性"对于恒转矩调速,只要将V/f控制在基本恒定的情况下,就可保证在调速过程中电动机具有基本相同的过载能力,同时可满足磁量基本不变的要求"对于恒功率调速,只要将V/f控制在基本恒定的情况下,调速过程中,电动机的过载能力基本不变就可实现"因此,变频是通过控制V/f的不规律的变化,即可实现恒转矩或恒功率调速,以适应不同负载的需要"
2 垃圾焚烧炉运行的主要特点
211 启停炉时间长!垃圾热值低!风机长时低负荷运行垃圾焚烧炉从冷态点火升温至正常炉温e约需要"在达到正常炉温之前要使用燃轻油的燃烧器来达到升温的目的但它的热负荷一般只有正常焚烧垃圾发电时的这时所需的助燃风量很小燃烧所产生的烟气量也是很小的送风机大约只需要正常负荷的而引风机也只需要的负荷"在停炉时燃烧工况逐渐减弱垃圾在炉内烧尽需要有一个过程不像以煤!油!气为燃料的发电厂那样可以立即切断燃烧"如果焚烧炉需要临时检修将焚烧炉冷却至接近室温需耗费在此段时间内剩余的垃圾在慢慢地燃烧引风机也只能在低负荷运行"在垃圾焚烧炉的设计中考虑到未来的需要设计时一般选择垃圾发热值为*"但由于生活习惯和经济发展水平的影响国内现阶段的城市垃圾发热值只有*要保证燃烧的各项指标实现送!引风量将低于设计值风机将长期运行在低负荷区"
212 焚烧炉调节频繁!复杂
在正常运行工况下因入炉垃圾的性质热值和组分随时都在变化需要根据炉内垃圾燃烧情况对配风作相应的调整因此引风机也自然要跟得上这一变化以维持正常的负压"燃烧工况变化大!炉温波动!负压差变化大送引风机必须适应这些变化而随时进行调整这也正是垃圾焚烧炉运行操年第期 东北电力技术作的主要任务"
213 辅机电机容量大
为了保证垃圾焚烧炉在任何工况下都能运行辅机的容量均按最大工况选取定而大部分时间却运行在正常的工况以下"表是深圳南山垃圾发电厂辅机的设计情况统计"从表可以看出在不考虑垃圾热值偏低!配风量减小的情况下辅机电机都是运行在额定工况的*之间浪费了大量的电能"表 深圳南山垃圾发电厂风机设计统计
序号名称单位最大工况设计工况正常工况电动机额定功率
引风机
入口风量#
轴功率11
干燥风机
入口风量#
轴功率111
冷却风机
入口风量#
轴功率111
气化风机
入口风量#
轴功率111
二次风机
入口风量#
轴功率111
3 变频调速的应用
传统的风量调节器都是采用节流调节主要是通过调整风机进出口挡板的开度来调节流量"此种调节方式最大的弊病就是节流损失大在低负荷运行时浪费了大量的电能造成了/大马拉小车0的状态"根据风机的特性曲线可以导出
Q/Qn/n()
P/P(n/n)()
式中 Q!Q)))风流量;
P!P)))功率;
n!n)))转速"
从式!可知流量与转速成正比轴功率与转速的次方成正比即功率与转速成次的关系下降"如果不是调节挡板节流而是把电机的转速降下来在同样的流量下节流损失就完全可以避免这就是调速节能的原理"基于垃圾焚烧炉的特点各垃圾发电厂都采用了变速调频的方式"南山垃圾发电厂的风机全部采用了变频调速器仅计算正常工况按年运行计算风机年就可以节电万#"表列出的是对深圳龙岗垃圾发电厂引风机进行测试的部分数据从测试结果看基本符合理论计算的结果"表 龙岗垃圾发电厂引风机不同负荷下的功率流量百分比工作功率
由以上分析可以看出垃圾发电厂采用变频调速技术具有如下综合效益
节能效果非常显著平均节电率为*
电机启动平稳减少了对电网的冲击
机械转速降低延长了设备的使用寿命
降低了设备维修费用
加速和减速可根据工艺要求自动进行控制精度高保证了垃圾焚烧控制指标的实现具有十分灵敏的故障监测!诊断和保护功能提高了电动机的保护水平"