淺談火力發(fā)電廠做好電氣節(jié)能工作

【摘要】火力發(fā)電廠在我國(guó)電力企業(yè)的地位短時(shí)間內(nèi)不可動(dòng)搖，因此，如何對(duì)現(xiàn)有的火力發(fā)電廠進(jìn)行節(jié)能改造，提高能源利用效率，降低能源消耗和環(huán)境污染是至關(guān)重要的手段和措施。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電；電氣；節(jié)能；措施

引言

電力在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的生活中占據(jù)著重要作用， 隨著科技的發(fā)展和社會(huì)地不斷進(jìn)步，人們對(duì)電力的需求越來(lái)越大。由于我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致我國(guó)的電力供應(yīng)主要依靠以燃煤為原料的火力發(fā)電。盡管?chē)?guó)家不斷地加大新能源的投入，但是由于長(zhǎng)期的煤炭格局，未來(lái)的幾十年內(nèi)，火力發(fā)電仍將占據(jù)較大的比重?；鹆Πl(fā)電廠是由鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等三大主機(jī)和輔助設(shè)備組成的，火力發(fā)電廠廠內(nèi)大量設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和運(yùn)行都需要電力來(lái)維持，通過(guò)對(duì)電氣部分進(jìn)行節(jié)能改造，減少火力發(fā)電廠廠用電的消耗，從而提高電廠的供電效率是火力發(fā)電廠節(jié)能減排的重要措施之一。本文針對(duì)火力發(fā)電廠的電氣部分，總結(jié)了常用的幾種節(jié)能措施，以期為火力發(fā)電廠節(jié)能減排提供一定的參考。

1、火力發(fā)電廠電氣節(jié)能分析

電氣專(zhuān)業(yè)中最典型的電氣設(shè)備是電動(dòng)機(jī)和變壓器，其中，電動(dòng)機(jī)是發(fā)電廠的主要耗能設(shè)備之一，因此電動(dòng)機(jī)的選擇在電氣節(jié)能中具有十分重要的意義。變壓器是配電系統(tǒng)的重要設(shè)備，其接線方式、參數(shù)選擇都會(huì)其消耗功率的大小有很大的影響。

1.1變壓器節(jié)能措施

1）變壓器容量及型號(hào)的合理選擇。低壓變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍是25%～75%的額定負(fù)載，只有當(dāng)變壓器在此負(fù)載區(qū)間工作時(shí)，才能達(dá)到較高的運(yùn)行效率。而變壓器損失率最低、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行最好的區(qū)間是在額定負(fù)荷的50%～70% 之間。因此，在選擇低壓變壓器時(shí)，只有確定合理的容量和臺(tái)數(shù)，才能確保變壓器正常狀態(tài)達(dá)到最佳。變壓器效率與負(fù)載關(guān)系如圖1所示。

2）減少變壓器空載運(yùn)行的數(shù)量

在火力發(fā)電廠中，為了維持發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，一般都會(huì)設(shè)置備用的變壓器。備用變壓器的啟動(dòng)都是通過(guò)大容量的高壓來(lái)完成，這種方式會(huì)很大程度的增加空載的損耗量。因此，減少變壓器的空載運(yùn)行數(shù)量也是火力發(fā)電廠電力節(jié)能的重要措施之一。在工程設(shè)計(jì)的合理范圍內(nèi)，減少空載運(yùn)行變壓器的數(shù)量，就可以達(dá)到降低變壓器啟動(dòng)消耗的電能，此外，低壓廠用電接線盡可能采用暗備動(dòng)力中心方式，可以實(shí)現(xiàn)每臺(tái)變壓器的負(fù)載只為原來(lái)負(fù)載損耗的四分之一，從而充分達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3）變壓器的空載運(yùn)行

變壓器空載運(yùn)行時(shí)，有空載電流的損耗?？蛰d電流損耗與線圈的匝數(shù)、材料的銅損耗和鐵損耗等因素有關(guān)，所采用的導(dǎo)磁性越好，則變壓器空載運(yùn)行的空載電流越小，空載電流損耗也越小。在變壓器的空載運(yùn)行中，空載電流損耗是額定容量的0.2%～1.5%，且空載損耗隨著容量的增大相應(yīng)的減小。降低磁通密度、采用高導(dǎo)磁、低損耗的導(dǎo)磁材料，或者減小導(dǎo)磁材料的厚度，可以降低空載損耗。

4）采用節(jié)能型變壓器。以1600kVA容量變壓器為例，空載損耗及負(fù)載損耗如表1所示。

1.2電動(dòng)機(jī)節(jié)能

1）電動(dòng)機(jī)選擇

火力發(fā)電廠電動(dòng)機(jī)既要消耗有功功率，又要消耗無(wú)功功率，為了有效地降低電動(dòng)機(jī)的電力消耗，就必須降低其消耗的有功功率和無(wú)功功率。電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗的有效方法之一就是采用高效電動(dòng)機(jī)。高效電動(dòng)機(jī)是指與標(biāo)準(zhǔn)系列電動(dòng)機(jī)相比、總損耗降低20%以上的電動(dòng)機(jī)，因?yàn)楦咝щ妱?dòng)機(jī)內(nèi)部的定子和轉(zhuǎn)子鐵芯是采用優(yōu)質(zhì)電工硅鋼片，具有導(dǎo)磁性能好，能量消耗低的優(yōu)點(diǎn)。另外，與低效電動(dòng)機(jī)相比，高效電動(dòng)機(jī)的制造工藝也較為先進(jìn)，因此，采用高效電動(dòng)機(jī)能夠有效地降低火力發(fā)電廠的電氣耗能。但是高效電動(dòng)機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)相比，其制造成本也要高，約要高出30%左右，因此雖然高效電動(dòng)機(jī)可以降低廠用電率，降低發(fā)電成本，但是由于高效電動(dòng)機(jī)的制造成本較高，是否采用高效電動(dòng)機(jī)還需結(jié)合發(fā)電廠的實(shí)際情況進(jìn)行分析研究，對(duì)于不需要進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)的輔機(jī)，采用高效電動(dòng)機(jī)是一種有效的方法，但是對(duì)于需要進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)的輔助機(jī)械，由于高效電動(dòng)機(jī)較高的制造成本和定速運(yùn)行的特點(diǎn)，不僅增加維修成本，而且不能滿足電力生產(chǎn)中對(duì)流量調(diào)節(jié)的要求，因此，采用高效電動(dòng)機(jī)則不適合使用。

2）電動(dòng)機(jī)負(fù)載系數(shù)選擇

當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載系數(shù)在0.75～1.0之間時(shí)，電動(dòng)機(jī)效率最高。負(fù)載系數(shù)低于0.5時(shí)，效率明顯下降，在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于輕載電動(dòng)機(jī)，采用星形接法取代三角形接法時(shí)，電動(dòng)機(jī)具有明顯的節(jié)能效果。原理是星形接法時(shí)，電動(dòng)機(jī)許用功率是銘牌功率的40%，相當(dāng)于提高了電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)。三角形接法連接圖與星形連接圖如圖2、3所示。

3）變頻技術(shù)

火力發(fā)電廠發(fā)電過(guò)程的完成離不開(kāi)大量的泵與風(fēng)機(jī)，如給水泵、循環(huán)水泵、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)等。泵與風(fēng)機(jī)的特性曲線有以下特點(diǎn)：流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方式為通過(guò)調(diào)節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的出口調(diào)節(jié)閥或者擋板開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)流量，開(kāi)度減小，流量降低，但是當(dāng)流通截面面積減小時(shí)，流通阻力相應(yīng)增加，造成電能的消耗。隨著異步感性電動(dòng)機(jī)的大量使用，可以通過(guò)變頻調(diào)速來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的，采用變頻調(diào)速以后，可以通過(guò)降低變頻器的輸出頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)降低流量的目的，不會(huì)增加壓頭和揚(yáng)程，與一般的調(diào)速方法相比，具有明顯的節(jié)能效果。泵與風(fēng)機(jī)效率與流量關(guān)系圖如圖4所示。

1.3輸電過(guò)程的鐵磁性損耗

減少鐵磁性損耗的方法有降低磁場(chǎng)中鋼鐵材料的使用量、增加磁場(chǎng)屏蔽、避免閉合回路的形成，改善載流導(dǎo)體空間與鋼材料的關(guān)系等。具體措施包括：導(dǎo)體金具盡量使用非導(dǎo)磁性材料，研究設(shè)計(jì)先進(jìn)的型號(hào)、保證制造廠家提供的鋼結(jié)構(gòu)使用空間范圍、減少電抗器周?chē)摬牧鲜褂?、在合理的范圍?nèi)，增大電抗器與鋼結(jié)構(gòu)的距離等。

1.4照明

1）采用節(jié)能型燈具

隨著技術(shù)地不斷進(jìn)步，節(jié)能燈的價(jià)格不斷降低，壽命不斷延長(zhǎng)，節(jié)能性的不斷提高。節(jié)能燈與常規(guī)燈具相比具有很強(qiáng)的節(jié)能效果，火力發(fā)電廠中各處均需要照明以便滿足安全生產(chǎn)的需要，在廠用電中占據(jù)一定的比例，因此對(duì)于這些部位的照明，盡可能采用節(jié)能燈具。

2）照明電源線路

為了減少電壓損失，安裝照明電源時(shí)，應(yīng)盡可能采用三相四線制供電，為了不影響燈泡的效率，盡可能要求三相照明符合對(duì)稱(chēng)。

1.5規(guī)范健全管理制度

火力發(fā)電廠廠用電率的高低對(duì)其整體收益有很大的影響，因此，規(guī)范健全的管理制度對(duì)降低火力發(fā)電廠廠用電量有很大的促進(jìn)作用，規(guī)范化和制度化的電能管理，可以對(duì)比各環(huán)節(jié)和管理中的漏洞查找。

2、結(jié)論

綜上所述，火力發(fā)電廠是我國(guó)工農(nóng)業(yè)用電的重要支柱，占據(jù)全國(guó)裝機(jī)總?cè)萘康?0%左右，同時(shí)也是耗能大戶。對(duì)火力發(fā)電廠采取節(jié)能措施，對(duì)降低能源消耗、減少環(huán)境污染等方面有突出的作用。文章通過(guò)對(duì)火力發(fā)電廠的電氣部分進(jìn)行介紹，最終總結(jié)了常用的幾種節(jié)能措施。