龔華

（大唐貴州發(fā)耳發(fā)電有限公司 貴州發(fā)耳 553017）

淺談火力發(fā)電廠節(jié)能增效中變頻技術(shù)的應(yīng)用

龔華

（大唐貴州發(fā)耳發(fā)電有限公司 貴州發(fā)耳 553017）

國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠能源消耗高是常態(tài)，要積極應(yīng)用變頻技術(shù)進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，實(shí)現(xiàn)新時(shí)期火力發(fā)電廠的創(chuàng)新發(fā)展。本文分析了火力發(fā)電廠能耗，探討了火力發(fā)電廠節(jié)能增效中變頻技術(shù)的應(yīng)用，希望能為火電廠節(jié)能降耗提供參考。

火力發(fā)電廠；節(jié)能增效；變頻技術(shù)；應(yīng)用；改造

火電廠作為我國(guó)發(fā)電工作的重中之重，隨著當(dāng)前國(guó)家積極倡導(dǎo)能源改革、環(huán)境保護(hù)、節(jié)約發(fā)展等主題，在發(fā)展上受到極大制約，探索新時(shí)期節(jié)能增效改革發(fā)展之路成為了火電廠的必然選擇。變頻技術(shù)作為當(dāng)前節(jié)能的新方向，已經(jīng)成為火電廠節(jié)能增效的標(biāo)配，火電廠中用電耗能主要集中在風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備，通過(guò)應(yīng)用變頻技術(shù)對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，可極大的減少能耗與污染，實(shí)現(xiàn)新時(shí)期火電廠發(fā)展的節(jié)能增效。下面對(duì)火力發(fā)電廠節(jié)能增效中變頻技術(shù)的應(yīng)用做簡(jiǎn)要探究。

1 火力發(fā)電廠能耗分析

結(jié)合我國(guó)發(fā)電總量調(diào)查顯示，有超過(guò)66%的電量消耗在電動(dòng)機(jī)上，活力發(fā)電廠中的主要損耗以風(fēng)機(jī)、水泵為主，包括排粉風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、脫硫系統(tǒng)增加風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、灰漿泵、凝結(jié)水泵等在內(nèi)的設(shè)備成為了我國(guó)耗電量的大頭。火力發(fā)電廠的能耗浪費(fèi)原因主要為以下兩點(diǎn)：

1.1 運(yùn)行方式技術(shù)落后

我國(guó)火力發(fā)電廠在運(yùn)作中除了少量采用汽動(dòng)給水泵、液力耦合器及雙速電機(jī)外，其余多采用定速驅(qū)動(dòng)、閥門(mén)式擋板調(diào)節(jié)，這種運(yùn)行方式在變負(fù)荷的情況下通過(guò)調(diào)節(jié)泵出口閥開(kāi)度來(lái)控制流量滿(mǎn)足負(fù)荷變化需求，即使在小流量下風(fēng)機(jī)與泵也要保持著額定功率與恒定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)整體風(fēng)機(jī)及泵組所消耗的功率極大，造成了能源損失與浪費(fèi)，另外風(fēng)機(jī)擋板本身采用矩電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不僅自動(dòng)化程度低且故障率高，節(jié)能效果差能源消耗高。

1.2 運(yùn)行效率低下

火力發(fā)電廠機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于風(fēng)機(jī)與泵組運(yùn)行偏離高效點(diǎn)與最優(yōu)運(yùn)行區(qū)，因此常見(jiàn)保持著低效率的運(yùn)行模式，結(jié)合我國(guó)火力發(fā)電廠調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)看，50MW以上的機(jī)組運(yùn)行效率低于70%的超過(guò)一半，低于50%超過(guò)20%，這是由于我國(guó)火力發(fā)電廠在風(fēng)機(jī)與泵組上多數(shù)采用套用定性產(chǎn)品，型譜分檔設(shè)置導(dǎo)致間隔較大，從而致使風(fēng)機(jī)與泵組的聯(lián)合運(yùn)行效率普遍偏低、能耗偏高，同時(shí)在設(shè)計(jì)選型時(shí)由于為保障安全性與保險(xiǎn)系數(shù)，會(huì)留下充足的裕量，這也致使機(jī)組運(yùn)行容易偏離最優(yōu)區(qū)，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行效率低下。

2 火力發(fā)電廠節(jié)能增效中變頻技術(shù)的應(yīng)用探索

2.1 變頻技術(shù)成為火電廠標(biāo)配

目前，變頻技術(shù)是我國(guó)環(huán)境保護(hù)、節(jié)能增效大目標(biāo)下能源高效利用的新選擇，變頻技術(shù)作為變頻技術(shù)行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，已經(jīng)處于從調(diào)速到節(jié)能的發(fā)展過(guò)程，成為目前發(fā)展的新方向。煤炭與電力作為變頻技術(shù)與變頻器應(yīng)用的兩大主要市場(chǎng)，在火電廠節(jié)能增效目標(biāo)影響下，電廠變頻改造業(yè)務(wù)增幅逐年持續(xù)增長(zhǎng)，帶來(lái)了龐大的市場(chǎng)份額，尤其是以變頻器及變頻調(diào)速系統(tǒng)為代表的變頻技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了變頻行業(yè)的持續(xù)增長(zhǎng)。

我國(guó)新《環(huán)保法》的發(fā)布，促使國(guó)內(nèi)火力發(fā)電企業(yè)進(jìn)一步增強(qiáng)了節(jié)能減排意識(shí)，火電廠的建設(shè)與改造中，一次、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)及水泵等設(shè)備都將變頻設(shè)備融入節(jié)能改造方案。在國(guó)內(nèi)幾大行業(yè)中，電力行業(yè)特別是火電廠率先、批量使用高壓變頻器，例如2009年湖北三環(huán)發(fā)展股份有限公司中標(biāo)華電寧夏靈武發(fā)電有限公司二期兩臺(tái)100萬(wàn)千瓦機(jī)組工程高壓變頻器項(xiàng)目，這是國(guó)產(chǎn)高壓變頻設(shè)備首次應(yīng)用于百萬(wàn)超超臨界發(fā)電技術(shù)，該項(xiàng)目意味著我國(guó)高壓變頻技術(shù)在國(guó)內(nèi)頂尖技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究獲得重大突破，并在國(guó)內(nèi)同類(lèi)項(xiàng)目的典型示范作用上邁出了重要一步。

2.2 變頻技術(shù)在給水泵改造中的應(yīng)用

根據(jù)火電行業(yè)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，火力發(fā)電廠用電大部分都被風(fēng)機(jī)、水泵等消耗掉，高壓變頻器的使用可使得該類(lèi)負(fù)載平均節(jié)電30%，甚至有些電廠可達(dá)到節(jié)能40～50%的高水平，按照節(jié)能30%的速率計(jì)算，火電廠平均三年就能收回投資成本，高壓變頻器的使用壽命長(zhǎng)達(dá)二十年以上，這意味著火電廠可很好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效目標(biāo)，高壓變頻器及高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)也成為了火電廠當(dāng)前發(fā)展的必然選擇。

給水泵作為火力發(fā)電廠最重要的輔機(jī)之一，采用液力偶合器進(jìn)行調(diào)速，其耗電量約占整個(gè)單元機(jī)組發(fā)電量的2.5～4%左右，由于給水泵系統(tǒng)可靠性要求極高，火電廠變頻改造難度較大。國(guó)內(nèi)火電廠對(duì)給水泵的運(yùn)行工藝進(jìn)行了深入研究，創(chuàng)新提出了工變頻切換多功能液力偶合器、電動(dòng)給水泵調(diào)速液偶高壓變頻改造等方案，提升了改造后給水泵系統(tǒng)的可靠性，保障了改造后的安全生產(chǎn)，服務(wù)火電廠節(jié)能增效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

火電廠鍋爐電動(dòng)給水泵液偶調(diào)速改變頻，完全滿(mǎn)足鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的控制特性，同時(shí)擁有給水泵變頻改造水、油、電、控的全盤(pán)解決方案。在應(yīng)用變頻技術(shù)時(shí)維持原有給水系統(tǒng)的動(dòng)力特性，潤(rùn)滑油系統(tǒng)保持原有的壓力、流量不變，給水泵組工作安全可靠有保障；通過(guò)確保高壓變頻器的調(diào)節(jié)速率保證與液力偶合器基本一致，將液力偶合器勺管開(kāi)度0～100%用時(shí)33s縮短到全程30s，縮短了增速時(shí)間，提升了節(jié)能效率。火電廠給水泵變頻改造中，采用冗余型高壓變頻器，保障有足夠的安全裕度，并方便后期維護(hù)，逆變部分采用先進(jìn)IGBT功率器件，控制方法采用SPWM逆變控制技術(shù)，采用智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率單元串聯(lián)技術(shù)，全面提升給水泵工作效率，并且確保改造后備用泵自動(dòng)聯(lián)鎖和機(jī)組RB工況功能不變。

火電廠通過(guò)液力偶合器調(diào)速電動(dòng)給水泵變頻改造后，避免了電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)對(duì)廠用電的巨大沖擊，降低了電機(jī)啟動(dòng)電流，延長(zhǎng)了電機(jī)使用壽命，從經(jīng)濟(jì)效益上看，液偶調(diào)速電動(dòng)給水泵改為變頻調(diào)速后，在機(jī)組年平均75%的負(fù)荷率下，300MW機(jī)組相對(duì)平均節(jié)能率能達(dá)到25%左右，具有相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)火電企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效目標(biāo)功不可沒(méi)。比如內(nèi)蒙古烏達(dá)電廠水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)的改造與應(yīng)用，采用工變頻切換多功能液力偶合器、新型空水冷冷卻技術(shù)，通過(guò)變頻設(shè)備以及液偶改造、冷卻施工、土建安裝、熱控改造等一整套給水泵節(jié)能增效方案，使火電廠節(jié)電率達(dá)到20～30%，降低廠用電率0.6%，每年節(jié)約成本幾百萬(wàn)，提升了改造后給水泵系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)了火電廠節(jié)能增效目標(biāo)。

當(dāng)前我國(guó)國(guó)內(nèi)相繼在六盤(pán)山電廠、臨汾熱電、蘭州鋁電、華澤電廠、分宜電廠、臺(tái)州電廠等諸多電廠實(shí)施了液力偶合器調(diào)速電動(dòng)給水泵改造方案，電機(jī)容量最大6300kW/6kV，變頻器最大容量8000kVA/6kV，廠用電率最多下降接近1%，單臺(tái)機(jī)組節(jié)電率最高達(dá)26%（年均負(fù)荷率80%），年節(jié)電量最多的機(jī)組1700萬(wàn)度，取得了良好的節(jié)能效果和社會(huì)效益，為企業(yè)、火電廠的節(jié)能環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展開(kāi)辟了新的道路，也火電廠內(nèi)變頻技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用改造奠定了基礎(chǔ)。

圖1 300MW等級(jí)火力發(fā)電機(jī)組電動(dòng)給水泵變頻改造

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，火力發(fā)電廠節(jié)能增效中變頻技術(shù)的應(yīng)用是滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)、綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇，要加強(qiáng)變頻技術(shù)的研究與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠運(yùn)營(yíng)的全面改造，降低火電廠能耗、緩解能源危機(jī)，為新時(shí)期電力行業(yè)更好的發(fā)展提供支持。

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TM621

A

1004-7344（2016）05-0107-02

2016-2-5

龔華（1984-），男，漢族，重慶璧山人，助理工程師，大專(zhuān)，主要從事工作和研究方向是火力發(fā)電廠電力技術(shù)方面。