В статье рассматривается получение летучих газов частиц во время сжигания природного газа в топке тепловой электрической станции и необходимость их транспортировки при использовании дымососа с частотно-регулируемым асинхронным электроприводом, а также особенности его функционирования.
Producing volatile gages and particlеs during the combustion of natural gas in the furnace of a therman power station and necessity of using smoke exhauster with variable-frequency asynchronous drive in their transportation and features of its functioning are consideder in the article.
Выбор электропривода дымососа для энергетического блока № 1 Талимарджанской ТЭС следует производить с учетом мирового опыта, который рекомендует для эффективной эксплуатации котельных агрегатов применять дымосос с целью обеспечения полного сгорания газа в тяго-дутьевой системе энергетического блока.
Мощность действующего энергетического блока Талимарджанской ТЭС составляет 800 МВг. Для правильной эксплуатации топки котельных агрегатов и обеспечения полного сгорания природного газа важную роль в тягово-дутьевой системе энергетического блока играет дымосос, который способствует выбросу сгоревших газов и частиц в атмосферу.
Температура уходящих газов за котлом составляет в пределах 150–500 С. Дополнительные поверхности (экономайзеры и воздухоподогреватели) позволяют её понизить при естественной тяге до 150–180 С, а при искусственной — еще ниже. Однако нельзя допускать понижения температуры уходящих газов ниже точки росы, так как при этом водяные пары, имеющиеся и газах, начинают конденсироваться. Образование влаги недопустимо из-за быстрой коррозии металла экономайзеров, воздухоподогревателей, дымососов, дымовых труб [1].
Следует учесть, что при сжигании 1м природного газа образуется 2м водяных паров (более 1,5 кг). Температура, при который начинается конденсация водяных паров из уходящих газов, зависит от а (рис. 1).
Когда а=1:1,45 точка росы составляет 55–61 С, то для предотвращения конденсации температура уходящих газов перед дымовой трубой поддерживают обычно не ниже 100–120 С. При установке за котлами контактных экономайзеров, в которых происходит до 35–45 С. Это позволяет применять вмести дымососов обычные вентиляторы.
Разрежение в топках промышленных печей и котлов большой мощности, оказывающих движению газов большое сопротивление создается при помощи дымососов. Их устанавливают также в случаях, когда за агрегатами имеются устройства, утилизирующие теплоту (экономайзеры, воздухоподогреватели, рекуператоры и др.)
Рис. 1. Зависимость точки росы t уходящих газов от α
Разрешение в агрегате, оборудованном, можно регулировать различными способами (рис. 2)^
- Шибером на напорной стороне дымососа.
- Спыциальрым направляющим аппаратом с поворотными лопатками, установленными на всасывающем патрубке дымососа.
- При помощи гидромуфты, соединяющей валы дымососа и электромотора и дающей возможность изменить частоту вращения дымососа при постаянной скорости вращения электоромотора.
- Применение для регулирования скоросты дымососа частотно-регуируемого асинхронного электропривода.
Первый способ требует наибольшей затраты элетроэнергии для работы дымососа, второй – премерно на 20 % меньше, третий — меньше на 50 %, а четвертый — самый экономичный способ с наименьшими электроэнергии.
Использование частотно регулируемого асинхронного электропривода для дымососа позволяет решать задачу согласования режимных параметров и энергопотребления тягодутьевых механизмов с изменяющимся характером нагрузки котлов, эффективно автоматизировать технологический процесс, позволяет сэкономить до 70 % электроэнергии, идущей на приведение в действие дымососа, обеспечивает экономию топлива за счет оптимальной совместной работы вентилятора и дымососа. Плавный пуск электроприводов и полная защита электродвигателя позволяют увеличить межремонтный период, снизить аварийность оборудования.
Кроме того, применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода для управления дымососом обеспечивает [2, 3]:
− полное устранение токовых перегрузок двигателя и исключение проскальзывания ремней;
− снижение потребляемой электроэнергии на 10–50 % благодаря отказу от регулирования шиберами;
− автоматическое поддерживание давления и разряжения в воздуховодах при изменениях режимов работы оборудования;
− исключение необходимости перезапуска всего технологического процесса после кратковременных отключений питающей сети благодаря безударному повторному включению на вращающийся двигатель (функция «подхват»);
− возможность точной дозировки и повышение коэффициента полезного действия (КПД) процессов горения.
В результате расход топлива снижается на 3–10 % при той же производительности котла.
Рис. 2. Сокращенная технологическая схема ТЭС
Для экономии электроэнергии в электроприводе дымососа в динамических и статических режимах работы будем использовать для дымососа современный частотно-регулируемый асинхронный с высоковольтным преобразователем частоты типа ВПЧА (рис. 3).
Частотно-регулируемый асинхронный электропривод дымососа имеет следующие силовые элементы: СД — сетевые дроссели, предназначенные для ограничения тока к. з., снижения скорости коммутации и ограничения обратного тока тиристоров; В — управляевый трехфазный мостовой выпрямитель, предназначенный для выпрямления сетевого напряжения, стабилизации напряжения в звене постоянного тока и осуществления плавного пуска двигателя, выпрямитель собран из высоковольтных тиристоров; Ф1 — фильтр звена постоянного напряжения (Ф1); И — трехфазный мостовой инвертор, предназначенный для преобразования выпрямленного напряжения в переменное с требуемыми значениями частоты и напряжения, вентили инвертора построены на базе последовательно соединенных IGBT-модулей с защитными цепями; СФК — силовой компенсирующий фильтр, предназначенный для фильтрации выходного ступенчатого напряжения и тока инвертора; СУ — система управления с пультом управления (ПУ).
Рис. 3. Функциональная схема частотно-регулируемого асинхронного электропривода дымососа на базе ВПЧА
Частотно-регулируемый асинхронный электропривод функционирует следующим образом. Сетевое напряжение выпрямителе в выпрямителе В и сглаживается в промежуточном фильтре Ф1. Синусоидальное (в среднем) напряжение формируется в ВПЧА при помощи инвертора И с широтно-импульсной (ШИМ). Пульсации ШИМ сглаживаются фильтром СФК, поэтому напряжение на выходе ВПЧА синусоидальное. Содержание высших гармоник в нем не выше, чем в сетевом напряжении (не более 5 %) и двигатель в установившемся режиме работает как при питании от сети — без добавочных потерь. В переходных режимах амплитуда и частота напряжения формируются по принципу векторного управления оптимальный режим двигателя в процессе пуска при изменениях установления скорости (производительности), величина которого может задаваться либо с местного пульта, либо дистанционно из автоматизированной системы.
Основным силовым элементом высоковольтного частотно-регулируемого асинхронного электропривода является высоковольтных частотно ВПЧА, он состоит из выпрямителя, собранного из высоковольтных тиристорных вентилей и автономного инвертора, построенного на база последовательно соединенных IGBT-модулей.
Основные номинальные технические характеристики ВПЧА:
− номинальная мощность кВт.
− напряжение питающей сети (трехфазное, переменное), 6300В.
− частота питания сети, 50+2 % Гц.
− напряжение питания собственных нужд, (трехфазное с нейтралью, переменное) 380 В.
− номинальное выходное напряжение, 6000 В.
− частота выходного напряжения, 5 … 50 Гц.
− коэффициент полезного действия, 95 %.
Режим работы-длительный и способ охлаждения-воздушный.
Таким образом, используя для нерегулируемого асинхронного электронного электропривода дымосос, применив частотно- регулируемый асинхронный электропривод, можно будет экономить электроэнергию примерно на 25 % от потребляемой мощности дымососа.
Литература:
- Чепель В. П., Шур И. А. сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий. — 7-е изд, перераб. и доп. — Л.: недра, 1980. – 591 с.
- Хошимов О. О., Имомназаров А. Т. Электромеханик тизимларда энергия тежамкорлик. Олий ўқув юртлари учун дарслик. — Т.: ЎАЖБНТ Маркази. 2004. – 115 с.
- Имомназаров А. Т. саноат корхоналари ва фуқаролик биноларининг электр жихозлари. Касб-ҳунар коллежлари учун ўқув қўлланма. – Т.: Илм зиёси. 2006. – 168 с.
- Ҳошимов О. О., Имомназаров А. Т. электр механик тизимларда энергия тежамкорлик. Т.: 2015. – 126 с.
