熱電廠中的電氣節(jié)能方法探析

葉放

摘 要：熱電廠是電能生產(chǎn)的主要場所，隨著社會生產(chǎn)對電力能源需求的不斷增加，熱電廠生產(chǎn)將面臨更大的挑戰(zhàn)。在熱電廠持續(xù)發(fā)展的背景下，必須更新傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，引進新型的技術(shù)與設(shè)備，就電氣節(jié)能方面進行深入研究，爭取在降低能耗的同時完成生產(chǎn)任務(wù)。

關(guān)鍵詞：熱電廠；變壓器；電氣節(jié)能；線路損耗

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.131

在社會生產(chǎn)速度持續(xù)加快的背景下，能源問題日益激化，節(jié)能降耗已經(jīng)成為生產(chǎn)中必須要解決的問題。就熱電廠生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，想要將節(jié)能降耗落實到位，主要就是節(jié)約燃料，通過有效措施來提高鍋爐燃燒與熱力循環(huán)效率，降低傳輸熱量的損耗。

1 熱電廠能耗特點分析

熱電廠生產(chǎn)主要是通過燃燒煤、石油以及天然氣等燃料來獲得生產(chǎn)所需的電能與熱能，產(chǎn)生的能源消耗比較大。整個生產(chǎn)過程主要可以分為三個階段：①燃燒系統(tǒng)。燃料壓縮并點火，待燃料爆炸后會推動轉(zhuǎn)子做功，燃料化學(xué)能在鍋爐中轉(zhuǎn)換為熱能，對鍋爐內(nèi)存在的水進行加熱處理，使其變成蒸汽。②汽水系統(tǒng)。即鍋爐內(nèi)水加熱生成的蒸汽進入到汽輪機，推動汽輪機轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)熱能與機械能之間的轉(zhuǎn)換。③電氣系統(tǒng)。即汽輪機由蒸汽帶動旋轉(zhuǎn)后，通過機械能的應(yīng)用來完成發(fā)電機的發(fā)電，將系統(tǒng)中的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在研究熱電廠電氣節(jié)能時，主要就是減少對能源的使用，從煤耗與水耗兩個方面進行研究。一方面，對于煤耗研究，應(yīng)從鍋爐指標(biāo)、汽機指標(biāo)、燃料指標(biāo)以及廠用電等方面著手，做好各分項系統(tǒng)之間關(guān)系的分析；另一方面，對于發(fā)電水耗率的研究，應(yīng)重點提高全廠復(fù)用水率、鍋爐補水率、循環(huán)水濃縮倍率和化學(xué)自用水率等。

2 熱電廠電氣節(jié)能措施分析

2.1 降低線路損耗

線路上存有一定大小的電阻，當(dāng)有電流通過時，就會產(chǎn)生功率的損耗，影響熱電廠的生產(chǎn)效果。線路損耗公式為：△P=I2R×10-3，其中，R為線路電阻，I為線路電流。線路上存有的電流是不可更改的，想要降低線路損耗，只能從線路電阻角度出發(fā)。線路電阻R=P×L/S，即線路電阻與電導(dǎo)P以及線路長度L成正比例，與線路截面S成反比例。基于此特點，在設(shè)計降低線路損耗時，應(yīng)盡量選擇用電導(dǎo)率比較小的銅線作為導(dǎo)體，常見的有銅芯電力電纜等，或者是配電室選擇用匯流銅母排。同時還應(yīng)優(yōu)化電纜的布線方式，盡量縮短配電室到各類輔助機設(shè)備間的敷設(shè)距離，降低電纜敷設(shè)的總長度，并且需要結(jié)合生產(chǎn)需求合理選擇線路橫截面。無論是配電到匯流母排，還是熱電廠各類重要輔助設(shè)備的配電電纜，其回路傳輸功率都比較大，可以按照經(jīng)濟電流密度來選擇線路橫截面，這樣不但可以有效降低線路損耗，同時也可以提高線路選擇的經(jīng)濟性。

2.2 降低變壓器損耗

變壓器是熱電廠生產(chǎn)活動中不可或缺的部分，在系統(tǒng)運行過程中，其有功功率損耗公式可以表示為：△Pb=Po+Pkβ2，其中，△Pb為變壓器有功損耗，單位為kW；Po為變壓器的空載損耗，單位為kW；Pk為變壓器又在損耗，單位為kW；β為變壓器負(fù)載率。影響變壓器損耗的原因不同，其中，空載損耗主要是由變壓器鐵芯材質(zhì)以及變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，變壓器鐵芯材料在不斷更新，再加上設(shè)備結(jié)構(gòu)的不斷改進，新型的節(jié)能變壓器比傳統(tǒng)變壓器的空載損耗降低很多，例如10 kV級別S11系列比相同級別S9系列的空載損耗少30%左右，相應(yīng)地可以降低運行成本12%左右。另外，影響變壓器負(fù)載損耗的主要因素是變壓器繞組電阻和變壓器負(fù)載率，并且負(fù)載損耗與變壓器負(fù)載率平方成正比例關(guān)系。因此，在就降低變壓器損耗方面進行設(shè)計時，應(yīng)盡量選擇用阻值小的銅芯變壓器，使其負(fù)載率運行狀態(tài)處于75%～85%之間，達(dá)到降低能耗的目的。

2.3 降低電動機損耗

電動機是熱電廠生產(chǎn)中使用最為頻繁，并且耗電量最多的一種電氣設(shè)備，因此決定了其降低損耗設(shè)計中存有的地位。在電機拖動系統(tǒng)的研究中，一般都是以最高負(fù)載量以及上裕量相加來完成參數(shù)模型的設(shè)計。就熱電廠生產(chǎn)實際情況來說，受燃料質(zhì)量和設(shè)備運行效率等的影響，大部分電動機都不是滿載運行方式，基本上都是處于滿電壓、滿速度以及小負(fù)荷的運行狀態(tài)。當(dāng)電動機處于滿載時，其運行效率最高，相對應(yīng)的輕載狀態(tài)下設(shè)備運行效果比較差，如果電動機處于空載狀態(tài)下，則產(chǎn)生的電能消耗最大。針對此，在研究熱電廠運行電氣節(jié)能時，應(yīng)明確各因素對電動機運行負(fù)載情況的影響，盡量選擇用運行效率比較高的設(shè)備，不斷提高電動機的運行效率。

2.4 水泵、風(fēng)機變頻節(jié)能設(shè)計

現(xiàn)在熱電廠所應(yīng)用的水泵與風(fēng)機，大部分都以額定功率的形式運行，風(fēng)機流量也是按照國家相應(yīng)規(guī)定進行設(shè)計，即主要以系統(tǒng)最大風(fēng)量和風(fēng)壓作為主要依據(jù)，但是最終設(shè)計效果不一定與電動機型號相匹配，存在很大的冗余量。而水泵流量的設(shè)計同樣是以最大流量為依據(jù)，其中，壓力的調(diào)控方式只適用于閥門開度大小的控制以及電動機的啟?？刂啤ｋ姎鈫臃绞街饕獮樽择罱祲簡雍蚘-△啟動方式，不存在軟啟動功能，不能對電動機的轉(zhuǎn)速進行控制，具有設(shè)備沖擊大、設(shè)備壽命短等缺點。為實現(xiàn)降低能耗的設(shè)計，可以選擇應(yīng)用變頻的方式來控制風(fēng)機和水泵，即在變頻器內(nèi)設(shè)置PID調(diào)節(jié)軟件，對風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行動態(tài)控制，保持恒定的水壓、風(fēng)壓，在避免能耗浪費的情況下滿足系統(tǒng)生產(chǎn)需求。傳統(tǒng)風(fēng)機與水泵流量的設(shè)計，都是以最大需求為基礎(chǔ)，采用風(fēng)門、擋板、回流等方式進行調(diào)整控制，無法形成閉環(huán)回路控制，能耗比較大。對其進行變頻設(shè)計，可以通過軟件系統(tǒng)來對擋板與閥門開度進行調(diào)節(jié)，即通過控制開關(guān)大小和閥門開度來調(diào)節(jié)流量。例如SRB風(fēng)機水泵變頻節(jié)能控制柜可以在保持閥門、擋板開度不變的情況下，利用風(fēng)機轉(zhuǎn)速的改變來完成流量的調(diào)節(jié)，減少流體動力，降低能耗，保證設(shè)備處于最佳的工作狀態(tài)。

3 結(jié)束語

在對熱電廠生產(chǎn)系統(tǒng)進行降耗設(shè)計時，需要明確其生產(chǎn)耗能的特點，就幾個重要環(huán)節(jié)進行研究，選擇有效的方式進行設(shè)計，在保證滿足生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上降低能耗，爭取不斷提高熱電廠生產(chǎn)綜合效益。

參考文獻(xiàn)

[1]詹輝銘.恒運熱電廠電氣節(jié)能減排的技術(shù)研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2012.

〔編輯：王霞〕