浅谈火力发电厂节能增效中变频技术的应用

2016-08-11龚华

大科技 2016年5期

关键词：偶合器给水泵火力发电厂

龚华

（大唐贵州发耳发电有限公司贵州发耳 553017）

浅谈火力发电厂节能增效中变频技术的应用

龚华

（大唐贵州发耳发电有限公司贵州发耳 553017）

国内火力发电厂能源消耗高是常态，要积极应用变频技术进行改造实现节能增效，实现新时期火力发电厂的创新发展。本文分析了火力发电厂能耗，探讨了火力发电厂节能增效中变频技术的应用，希望能为火电厂节能降耗提供参考。

火力发电厂；节能增效；变频技术；应用；改造

火电厂作为我国发电工作的重中之重，随着当前国家积极倡导能源改革、环境保护、节约发展等主题，在发展上受到极大制约，探索新时期节能增效改革发展之路成为了火电厂的必然选择。变频技术作为当前节能的新方向，已经成为火电厂节能增效的标配，火电厂中用电耗能主要集中在风机、水泵等设备，通过应用变频技术对这些设备进行升级改造，可极大的减少能耗与污染，实现新时期火电厂发展的节能增效。下面对火力发电厂节能增效中变频技术的应用做简要探究。

1 火力发电厂能耗分析

结合我国发电总量调查显示，有超过66%的电量消耗在电动机上，活力发电厂中的主要损耗以风机、水泵为主，包括排粉风机、送风机、引风机、脱硫系统增加风机、循环水泵、灰浆泵、凝结水泵等在内的设备成为了我国耗电量的大头。火力发电厂的能耗浪费原因主要为以下两点：

1.1 运行方式技术落后

我国火力发电厂在运作中除了少量采用汽动给水泵、液力耦合器及双速电机外，其余多采用定速驱动、阀门式挡板调节，这种运行方式在变负荷的情况下通过调节泵出口阀开度来控制流量满足负荷变化需求，即使在小流量下风机与泵也要保持着额定功率与恒定速度运转，在机组低负荷运转时整体风机及泵组所消耗的功率极大，造成了能源损失与浪费，另外风机挡板本身采用矩电动执行机构，不仅自动化程度低且故障率高，节能效果差能源消耗高。

1.2 运行效率低下

火力发电厂机组变负荷运行时，由于风机与泵组运行偏离高效点与最优运行区，因此常见保持着低效率的运行模式，结合我国火力发电厂调查数据来看，50MW以上的机组运行效率低于70%的超过一半，低于50%超过20%，这是由于我国火力发电厂在风机与泵组上多数采用套用定性产品，型谱分档设置导致间隔较大，从而致使风机与泵组的联合运行效率普遍偏低、能耗偏高，同时在设计选型时由于为保障安全性与保险系数，会留下充足的裕量，这也致使机组运行容易偏离最优区，导致实际运行效率低下。

2 火力发电厂节能增效中变频技术的应用探索

2.1 变频技术成为火电厂标配

目前，变频技术是我国环境保护、节能增效大目标下能源高效利用的新选择，变频技术作为变频技术行业发展的动力，已经处于从调速到节能的发展过程，成为目前发展的新方向。煤炭与电力作为变频技术与变频器应用的两大主要市场，在火电厂节能增效目标影响下，电厂变频改造业务增幅逐年持续增长，带来了庞大的市场份额，尤其是以变频器及变频调速系统为代表的变频技术在火力发电厂中的应用实现了变频行业的持续增长。

我国新《环保法》的发布，促使国内火力发电企业进一步增强了节能减排意识，火电厂的建设与改造中，一次、二次风机、引风机及水泵等设备都将变频设备融入节能改造方案。在国内几大行业中，电力行业特别是火电厂率先、批量使用高压变频器，例如2009年湖北三环发展股份有限公司中标华电宁夏灵武发电有限公司二期两台100万千瓦机组工程高压变频器项目，这是国产高压变频设备首次应用于百万超超临界发电技术，该项目意味着我国高压变频技术在国内顶尖技术领域的应用研究获得重大突破，并在国内同类项目的典型示范作用上迈出了重要一步。

2.2 变频技术在给水泵改造中的应用

根据火电行业调查统计结果显示，火力发电厂用电大部分都被风机、水泵等消耗掉，高压变频器的使用可使得该类负载平均节电30%，甚至有些电厂可达到节能40～50%的高水平，按照节能30%的速率计算，火电厂平均三年就能收回投资成本，高压变频器的使用寿命长达二十年以上，这意味着火电厂可很好的实现节能增效目标，高压变频器及高压变频调速系统也成为了火电厂当前发展的必然选择。

给水泵作为火力发电厂最重要的辅机之一，采用液力偶合器进行调速，其耗电量约占整个单元机组发电量的2.5～4%左右，由于给水泵系统可靠性要求极高，火电厂变频改造难度较大。国内火电厂对给水泵的运行工艺进行了深入研究，创新提出了工变频切换多功能液力偶合器、电动给水泵调速液偶高压变频改造等方案，提升了改造后给水泵系统的可靠性，保障了改造后的安全生产，服务火电厂节能增效目标的实现。

火电厂锅炉电动给水泵液偶调速改变频，完全满足锅炉给水自动调节的控制特性，同时拥有给水泵变频改造水、油、电、控的全盘解决方案。在应用变频技术时维持原有给水系统的动力特性，润滑油系统保持原有的压力、流量不变，给水泵组工作安全可靠有保障；通过确保高压变频器的调节速率保证与液力偶合器基本一致，将液力偶合器勺管开度0～100%用时33s缩短到全程30s，缩短了增速时间，提升了节能效率。火电厂给水泵变频改造中，采用冗余型高压变频器，保障有足够的安全裕度，并方便后期维护，逆变部分采用先进IGBT功率器件，控制方法采用SPWM逆变控制技术，采用智能高压变频调速系统的功率单元串联技术，全面提升给水泵工作效率，并且确保改造后备用泵自动联锁和机组RB工况功能不变。

火电厂通过液力偶合器调速电动给水泵变频改造后，避免了电机全压启动对厂用电的巨大冲击，降低了电机启动电流，延长了电机使用寿命，从经济效益上看，液偶调速电动给水泵改为变频调速后，在机组年平均75%的负荷率下，300MW机组相对平均节能率能达到25%左右，具有相当可观的经济效益，对火电企业实现节能增效目标功不可没。比如内蒙古乌达电厂水泵变频调速系统的改造与应用，采用工变频切换多功能液力偶合器、新型空水冷冷却技术，通过变频设备以及液偶改造、冷却施工、土建安装、热控改造等一整套给水泵节能增效方案，使火电厂节电率达到20～30%，降低厂用电率0.6%，每年节约成本几百万，提升了改造后给水泵系统的可靠性，实现了火电厂节能增效目标。

当前我国国内相继在六盘山电厂、临汾热电、兰州铝电、华泽电厂、分宜电厂、台州电厂等诸多电厂实施了液力偶合器调速电动给水泵改造方案，电机容量最大6300kW/6kV，变频器最大容量8000kVA/6kV，厂用电率最多下降接近1%，单台机组节电率最高达26%（年均负荷率80%），年节电量最多的机组1700万度，取得了良好的节能效果和社会效益，为企业、火电厂的节能环保与可持续发展开辟了新的道路，也火电厂内变频技术的进一步应用改造奠定了基础。