火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗的問題與技術(shù)探討

張磊

（國能懷安熱電有限公司，河北 張家口 075000）

0 引言

我國作為一個能源大國，對能源消耗量持續(xù)增加，且伴隨社會高速發(fā)展，以及生產(chǎn)對能量需求量提升，實現(xiàn)能源利用率最大化，減少各類資源浪費，是目前電力行業(yè)著重考量問題之一。新常態(tài)下，電力生產(chǎn)面臨新的挑戰(zhàn)，火力發(fā)電過程中需耗損大量能源，實際生產(chǎn)過程中，受多方面因素影響，能源利用率仍處于較低水平，需不斷加強節(jié)能降損措施探索，提升能源利用效率，才能為生產(chǎn)順利推進提供便捷。為進一步實現(xiàn)在火力發(fā)電廠節(jié)能降耗目標，需準確把握電能耗損現(xiàn)狀，制定針對性應對策略，正確引導火力發(fā)電廠穩(wěn)步走向節(jié)能降耗可持續(xù)發(fā)展道路。

1 加強火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗技術(shù)必要性

我國經(jīng)濟高度發(fā)展背景下，節(jié)能降耗是企業(yè)健康發(fā)展基礎(chǔ)保障，特別是黨十九大中央國務院，對節(jié)能環(huán)保給予高度重視。火力發(fā)電廠能源耗損量大，且對環(huán)境污染程度嚴重，電氣技術(shù)作為電廠核心技術(shù)之一，節(jié)能降耗成為提升發(fā)電廠經(jīng)濟效益提升重要路徑。習近平新時代中國特色社會主義思想指導下，加強火電廠電氣節(jié)能降耗技術(shù)創(chuàng)新十分關(guān)鍵，主要體現(xiàn)在以下幾方面：首先，電氣設(shè)備是火力發(fā)電廠基礎(chǔ)設(shè)備核心構(gòu)成，利用電氣節(jié)能降耗技術(shù)創(chuàng)新，可高效實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。根據(jù)實踐研究調(diào)查表明，電廠能源耗損核心是各類電氣設(shè)備損耗，所以通過行之有效的電氣節(jié)能技術(shù)，從整體層面實現(xiàn)電廠節(jié)能降效目標，實現(xiàn)電廠經(jīng)濟效益最大化。譬如將電廠發(fā)電機系統(tǒng)優(yōu)化改造，減少煤炭使用量，獲取良好的經(jīng)濟效益；其次，有助于緩解生態(tài)失衡，打造生態(tài)、高效電力企業(yè)?；鹆Πl(fā)電廠高能耗、低收益瓶頸難以突破，雖然國家為消除其問題，不斷加強節(jié)能降耗建設(shè)，但其問題仍存在。通過優(yōu)化電氣技能降耗技術(shù)，可有效解決生態(tài)環(huán)境惡化瓶頸。由上述分析表明，加強電氣節(jié)能降耗可從本質(zhì)降低電廠熱能耗損，提升熱能轉(zhuǎn)化效率，減少對能源浪費[1]。

2 火力發(fā)電廠常見電氣化耗損問題

2.1 機械設(shè)備運作耗損

火力發(fā)電廠是機械運作核心基礎(chǔ)，實際生產(chǎn)過程中，不僅包含熱能、光能，而且涉及機械磨損，所以火電廠節(jié)能降耗需從多維度為出發(fā)點，進行綜合治理改善，降低各類電氣耗損浪費?，F(xiàn)階段，火電廠發(fā)電過程中，存在電氣耗損常見包含三種類型：其一，機械設(shè)備空載運行。將部分設(shè)備進行轉(zhuǎn)移是，會保持一定時間的空載運行，此種舉措耗損一定的電能。其二，設(shè)備使用產(chǎn)生自然耗損。設(shè)備投產(chǎn)實際過程中，隨著時間的推移，機械間或能量轉(zhuǎn)換造成物理耗損，此種現(xiàn)象無法避免。其三，空氣摩擦耗損?；痣姀S發(fā)電過程中會產(chǎn)生大量煙塵，在其作用下設(shè)備與空氣摩擦加大，一定程度出現(xiàn)電能耗損。

2.2 火力發(fā)電廠水系統(tǒng)設(shè)備運行效率低

對火電廠電氣耗損而言，受多方面因素影響，其內(nèi)部水系統(tǒng)運行效率低是電能耗損超限核心因素。水系統(tǒng)是火力發(fā)電廠核心構(gòu)成之一，不僅包含循環(huán)水泵、給水泵，而起涉及凝結(jié)水泵等設(shè)備，均是火電廠核心設(shè)備，維護過程中未嚴格依照相關(guān)要求維護，不僅會影響其設(shè)備正常工作效率，而且增加電能實際耗損量。傳統(tǒng)舊式水循環(huán)系統(tǒng)多選用敞開式系統(tǒng)，需耗損水量較大，新型密閉式循環(huán)水系統(tǒng)，可有效降低水量消耗，但電能耗損有所增加。

2.3 維護保養(yǎng)周期延長造成高耗損

國家經(jīng)濟高速發(fā)展，以及居民正常用電特征，要求電廠供電需保持持續(xù)性，且電廠應不斷提升產(chǎn)能，所以火電廠設(shè)備通常是不間斷運行，上述因素均表明對各類設(shè)備使用可靠性較高。由于電廠內(nèi)部各項設(shè)備處于全天運行中，所以檢修人員難以定期對設(shè)備進行維護，及時找出存在隱患，設(shè)備處于高生產(chǎn)條件下，一定程度影響設(shè)備使用壽命，持續(xù)性使用設(shè)備加劇其各部件老化程度，且發(fā)生故障概率增加，相應與常規(guī)設(shè)備相較，耗損電能更多。譬如6kV高壓變頻器是火力發(fā)電廠核心部件，由于其持續(xù)性投入生產(chǎn)，無法對其進行定期維護，長期使用之后內(nèi)部灰塵異物較多，設(shè)備內(nèi)部易發(fā)熱，工作效率難以提升，不僅增加一定的成本維護支出，而且提高火電廠制冷系統(tǒng)能耗消耗[2]。

2.4 照明耗損

照明耗損是火電廠常見電能耗損類型，由于火電廠工作強度較大，且發(fā)電設(shè)計環(huán)節(jié)較多、設(shè)備種類繁多，為進一步保證工作質(zhì)量及人員安全性，發(fā)電生產(chǎn)過程中需布設(shè)大量的照明設(shè)備，不同照明設(shè)備耗損電能不盡相同，一般市場上出售節(jié)能照明系統(tǒng)設(shè)備，與常規(guī)照明裝置相較，其價格較為昂貴，出于經(jīng)濟成本考量，通常會選取價格較低的燈具，此類照明燈具實際應用過程中，耗損電能相較而言較多，故障率較高，安全隱患較大，所以并不適用于火力電廠。

2.5 核心鐵磁性部件發(fā)熱耗損嚴重

火力發(fā)電廠應用設(shè)備存在一些鐵磁性部件，此類部件實際運轉(zhuǎn)過程中，發(fā)熱狀況較為嚴重，鐵磁性部件形成電磁效應核心原理是電與磁間轉(zhuǎn)化，二者實際轉(zhuǎn)換過程中會消耗較多熱量，即發(fā)熱損耗。其中一部分會產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，在設(shè)備實際運行過程中難以避免。火力發(fā)電廠中設(shè)備實際運行過程中，電場和磁場間的轉(zhuǎn)換是相互的，特別是發(fā)電機或永磁電動機等設(shè)備，進行電磁轉(zhuǎn)換時會產(chǎn)生大量熱量，需耗損大量的電能做以支撐，還會影響電磁轉(zhuǎn)換效率?，F(xiàn)階段，技術(shù)人員探索研究利用惰性材料，可一定程度減少電磁效應產(chǎn)生熱量耗損的電能，提升火電廠實際工作效率，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。

2.6 電氣設(shè)備老化及運行工況調(diào)節(jié)

一方面，設(shè)備陳舊老化嚴重。設(shè)備陳舊老化是火電廠運行效率低下核心因素，部分設(shè)備使用年限均已超限，持續(xù)性使用不僅增加安全隱患，而且易頻頻出現(xiàn)故障，增加一定的維修成本，耗損大量能源，與我國倡導的節(jié)能降耗理念相悖；另一方面，設(shè)備運行工況調(diào)節(jié)。火電廠實際運行生產(chǎn)過程中，需專業(yè)人員根據(jù)實際生產(chǎn)負載，對設(shè)備運行狀況進行調(diào)整優(yōu)化，由于部分人員未及時調(diào)整其狀態(tài)，造成部分電能浪費。譬如設(shè)備處于重載和空載工況條件下，工作人員需采取人為干預，通過調(diào)整系統(tǒng)變壓器狀態(tài)，減少設(shè)備運行中耗損電能；循環(huán)水系統(tǒng)控制也是火電廠改革創(chuàng)新重點，為進一步控制水資源耗損量，國家推廣應用節(jié)流調(diào)節(jié)方式，主要依附于閥門控制冷卻水流量，但控制方式精準度較低，所以在汽輪機真空度缺乏穩(wěn)定條件下，需耗損大量的電源，主要是對閥門兩端進行控制，需保持較大的壓力差，使用大功率機組較多，所以水泵運行效率難以提升，持續(xù)性運行會耗損大量能源[3]。

3 火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗技術(shù)優(yōu)化措施

3.1 生產(chǎn)設(shè)備節(jié)能

首先，電動機耗損控制?；痣姀S實際發(fā)電過程中，電動機主要以交流電動機為主，且鼠籠型交流電動機，不僅發(fā)電耗損成本支出較低，而且運行過程中穩(wěn)定性優(yōu)良，唯一不足是此類發(fā)電機工作效率有待提升。因此，為消除電動機工作效率低下的瓶頸，可適當引入調(diào)速技術(shù)，應用變頻器實現(xiàn)交直流間合理變頻，有效提升電動機工作效率，且確保整個啟動過程較為平滑，不會耗損大量的能源。此外，可選用變極調(diào)速方式，此種方式需改進成本費用較低，且運行成效較佳，但針對負荷變化較大、調(diào)速范圍要求較高條件下適用性較低。其次，變壓器節(jié)能控制。變壓器是火電廠發(fā)電核心構(gòu)成，變壓起動器較多，且容量較大。生產(chǎn)過程中，部分變壓器是作為備用變壓器，空載過程中也需運行，此種生產(chǎn)方式不利于節(jié)能降耗目標達成。因此，針對上述問題需適當將變壓器進行改造，制定完善的備用流程措施，變壓器處于閑置狀態(tài)下，可選用調(diào)整負荷方式，降低實際電能耗損狀況。最后，吸收塔系統(tǒng)。吸收塔核心功能是利用漿液循環(huán)泵，完成脫硫工作，由于實際運行生產(chǎn)過程中，火力發(fā)電廠形成的原煙二氧化硫濃度降低時，循環(huán)泵無法保持在最大值，一定程度造成電能浪費。針對此種問題可選用兩種方案：其一，利用變頻技術(shù)實現(xiàn)脫硫。漿液循環(huán)泵實際運行過程中，未與二氧化硫進行有效融合，造成其出現(xiàn)能源耗損。所以發(fā)電廠可利用變頻技術(shù)對其進行改造，確保各項環(huán)保指標吻合質(zhì)量范圍內(nèi)，最大限度運行少數(shù)循泵降低電能耗損；其二，降低氧化風機停機。根據(jù)實踐數(shù)據(jù)表明，氧化風機停機之后再次啟動，耗損的電能超過其持續(xù)性運行所耗損電能，所以應保證氧化風機停機頻次，降低能源耗損[4]。

3.2 改造火力發(fā)電廠核心水泵

為進一步實現(xiàn)火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗目標，需降低核心水泵形成大量熱現(xiàn)象，依照水泵日常原理，可適當將核心水泵冷卻系統(tǒng)進行變更，為不對當?shù)厝藗儗嶋H需求造成干擾，可見水泵電機放置于合理部位，核心水泵流量及正式運行中轉(zhuǎn)速控制于合理范圍內(nèi)，保證水泵循環(huán)系統(tǒng)滿足相關(guān)工作標準同時，減少水泵循環(huán)由于冷卻系統(tǒng)不滿足要求，產(chǎn)生大量能量消耗量。

3.3 線路節(jié)能

火電產(chǎn)實際生產(chǎn)過程中，電力運輸中線路耗損，也是電能耗損重要組成，由于輸電線路和鐵磁均會產(chǎn)生損耗，持續(xù)性電力運輸過程中，耗損電能具有一定的疊加造成浪費。因此，電能輸送線路進行優(yōu)化設(shè)計，選用封閉母線方式，增強線路屏蔽成效，減少導線實際使用量，提高輸電過程中電能耗損控制。由于電廠發(fā)電過程中，會存在一定的鐵磁場，形磁滯損和渦流過程中，持續(xù)性存在電能浪費狀況，且發(fā)電設(shè)備不斷運作自身溫度升高，不利于人員安全性。為減少電力系統(tǒng)運行過程中電氣耗損量，工作人員需重視材料選擇，選取性能優(yōu)良的導體材料，以及通過技術(shù)手段增強鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，實現(xiàn)降低鐵磁消耗量。

3.4 照明系統(tǒng)節(jié)能

照明系統(tǒng)用電是電氣節(jié)能核心內(nèi)容之一，需針對火電廠實際生產(chǎn)狀況，對照明系統(tǒng)進行科學節(jié)能調(diào)整。動力電的電壓是核心動力之一，其照明系統(tǒng)總功率對電壓水平和電能耗損量具有較大影響，需對其進行合理選擇。應用照明調(diào)壓器，根據(jù)火電廠生產(chǎn)實際特征，選用380/220V電壓環(huán)境下照明燈具，具有良好的節(jié)能成效，所以為滿足火電廠夜間持續(xù)性工作需求，選用低壓供電方式，減少電能實際耗損量，達成節(jié)能降耗目標。此外，燈具合理的選取也是節(jié)能降耗重要舉措，伴隨燈具節(jié)能技術(shù)可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能型燈具價格減少同時，使用壽命有所延長，各指標不斷實現(xiàn)經(jīng)濟性。因此，火電廠為實現(xiàn)節(jié)能降耗目標，需積極選用節(jié)能燈具，滿足正常生產(chǎn)實際需求[5]。

3.5 加強電氣設(shè)備維修保養(yǎng)

降低發(fā)電廠電氣能源耗損同時，應適當加強對電氣設(shè)備維修保養(yǎng)，確保電氣設(shè)備始終處于高效應用狀態(tài)。由于火力發(fā)電廠生產(chǎn)環(huán)境不佳，各類電氣設(shè)備長期處于復雜環(huán)境下，易出現(xiàn)運行故障狀況，一定程度影響設(shè)備運行效率。因此，火電廠應加強對各類電氣設(shè)備維護保養(yǎng)，嚴格依照相關(guān)要求對其應狀況監(jiān)測，以此提升電氣設(shè)備使用壽命。譬如變壓器受周圍環(huán)境因素干擾，易出現(xiàn)損壞等狀況，所以電氣設(shè)備管理人員需定期對其進行維護，及時排除各類安全隱患，保證設(shè)備運行可靠性。此外，應建立完善的運行機制，確保節(jié)能降耗全面貫徹?；鹆Πl(fā)電廠應根據(jù)自身生產(chǎn)實際狀況，制定健全的電力運行管理機制，保證電力節(jié)能工作實現(xiàn)規(guī)范化及科學化。全面推行崗位責任制，明確各崗位節(jié)能目標任務，達成節(jié)能目標實現(xiàn)。

3.6 加強人員培訓，樹立節(jié)能降耗意識

火力發(fā)電廠電氣節(jié)能工作，工作人員作為核心落實者，基于發(fā)電企業(yè)信息化管理模式應用，需加強人力資源建設(shè)，積極樹立節(jié)能降耗理念：其一，通過多方面技能實踐培訓，強化專業(yè)人員的綜合水平，提升其應對各類故障問題能力。信息化時代到來，通過信息系統(tǒng)可款速診斷電氣分析運行狀況，準確判定電氣故障，所以需強化人員培訓，培養(yǎng)新時代復合型人才；其二，提升工作人員節(jié)能意識?；鹆Πl(fā)電企業(yè)可積極舉辦各類競賽，大力宣傳節(jié)能降耗價值，并不斷增強工作人員節(jié)能意識，并在日常工作中，嚴格依照節(jié)能相關(guān)要求落實設(shè)備操作與維護。

4 結(jié)語

加強火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗技術(shù)，不僅是提高電力企業(yè)經(jīng)濟效益重要舉措，而且是保護生態(tài)環(huán)境核心路徑，特別是能源需求量較大的今天，更需加強節(jié)能降耗措施應用。因此，應準確把握火電廠實際生產(chǎn)中電氣耗損關(guān)鍵點，積極創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)，采取針對性節(jié)能措施，保證火電廠獲取良好的效益，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。