火力發(fā)電廠輔機(jī)節(jié)能技術(shù)改造

火力發(fā)電廠輔機(jī)節(jié)能改造的必要性進(jìn)行了論述，通過(guò)電機(jī)調(diào)速技術(shù)在勝利發(fā)電廠循環(huán)水泵和一次風(fēng)機(jī)技術(shù)改造的實(shí)際應(yīng)用，說(shuō)明輔機(jī)節(jié)能改造是火電廠降低廠用電率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排一個(gè)重要途徑。

前 言  我國(guó)目前以火力發(fā)電為主，裝機(jī)容量約占75%。火電廠的各類輔機(jī)設(shè)備中，風(fēng)機(jī)和水泵是主要的耗能設(shè)備，而且風(fēng)機(jī)、水泵的流量隨著機(jī)組的負(fù)荷變化必須實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，其流量調(diào)節(jié)的方式多為節(jié)流調(diào)節(jié)。由于這種調(diào)節(jié)方式僅是改變了通道的通流阻抗，而電動(dòng)機(jī)的輸出功率并沒(méi)有多大改變，浪費(fèi)了大量的電能，所以火力發(fā)電廠風(fēng)機(jī)、水泵蘊(yùn)藏著巨大的節(jié)能潛力。隨著電力行業(yè)的發(fā)展，降低廠用電率，降低發(fā)電成本，提高上網(wǎng)電價(jià)的競(jìng)爭(zhēng)力，綠色運(yùn)行，清潔生產(chǎn)已成為各火電廠努力追求的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)目標(biāo)。在這種形勢(shì)下，研究風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載采用調(diào)速驅(qū)動(dòng)來(lái)替代原有的節(jié)流調(diào)節(jié)已成為火電廠實(shí)現(xiàn)節(jié)能，提高經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。從 圖1可以看出在同樣的工況下節(jié)流控制比調(diào)速控制功率消耗要大得多。
　　


　　循環(huán)泵和一次風(fēng)機(jī)節(jié)能改造
　　 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵電動(dòng)機(jī)調(diào)速有多種方法，主要有變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、滑差調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、高頻斬波調(diào)速、變頻調(diào)速等。勝利發(fā)電廠二期機(jī)組的循環(huán)泵和一次風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力較大，我們結(jié)合設(shè)備投資費(fèi)用，節(jié)電效果（運(yùn)行費(fèi)用），安全性、可靠性等幾個(gè)方面的比較，擬分別對(duì)循環(huán)泵、一次風(fēng)機(jī)實(shí)施變極調(diào)速和內(nèi)反饋式斬波調(diào)速技術(shù)改造。
　　 循環(huán)水泵
　　改造必要性勝利發(fā)電廠二期2×300MW機(jī)組，單機(jī)配置2臺(tái)循環(huán)水泵，循環(huán)水泵電機(jī)由于受循環(huán)水泵的運(yùn)行效率，不同季節(jié)對(duì)凝汽器冷卻水量的變化，以及循環(huán)水泵運(yùn)行可靠性等因素的影響，循環(huán)水泵運(yùn)行效率低、電耗高，制約著經(jīng)濟(jì)性的提高。機(jī)組供熱期間循環(huán)水系統(tǒng)能耗過(guò)大，且循環(huán)水量過(guò)大造成循環(huán)水溫偏低，易造成水塔填料損壞、凝結(jié)水過(guò)冷度大等不利因素。因此，原有循環(huán)水泵配置和運(yùn)行方式不僅影響了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還給設(shè)備的可靠運(yùn)行帶來(lái)威脅，需對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造。
　　變極調(diào)速原理
　　 三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n=(1-S)。
　　 其中n為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，f為電機(jī)供電電源頻率，p為繞制電機(jī)已確定的極對(duì)數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率（s= ，n0是電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，又稱為同步轉(zhuǎn)速）。
　　 據(jù)此公式知，可以通過(guò)改變定子繞組的極對(duì)數(shù)P來(lái)調(diào)節(jié)三相異步鼠籠式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
　　 變極調(diào)速要求拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)必須是專門的變極電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)可成倍比地改變(如2/4極，4/8極)；也有非倍比的雙速電動(dòng)機(jī)（如4/6極，6/8極）或三速電動(dòng)機(jī)（如4/6/8），這時(shí)電動(dòng)機(jī)裝有兩套定子繞組。變極調(diào)速是鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用調(diào)速法，而電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)P只能按整數(shù)變化，所以變極調(diào)速是有級(jí)調(diào)速。
　　循環(huán)水泵改造方案
　　 將二期機(jī)組的各1臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)改造為雙速電機(jī)，更換舊線圈，新線圈用于變極的相關(guān)繞組用引線引入調(diào)速接線盒，高、低速的切換時(shí)通過(guò)改變裝在電機(jī)外殼上的調(diào)速接線盒里變極接線板連接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
　　 一次風(fēng)機(jī)
　　2.2.1改造必要性
　　 勝利發(fā)電廠二期2×300MW機(jī)組，每臺(tái)鍋爐配置兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)機(jī)為離心式風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)葉輪前的入口附近設(shè)置了一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的靜導(dǎo)葉擋板，借助改變導(dǎo)葉擋板開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)節(jié)流量，調(diào)整區(qū)間通常在30％～40％之間。一次風(fēng)機(jī)單臺(tái)年均耗電量為509×104kW•h，年平均有效負(fù)荷率約為51%，供熱期間因鍋爐熱負(fù)荷較重，負(fù)荷率略有增加，全年平均變化不大。
　　2.2.2內(nèi)反饋式斬波調(diào)速原理
　　 內(nèi)反饋式斬波調(diào)速是在串級(jí)調(diào)速的工作原理上的提升和改進(jìn)，其區(qū)別只是將逆變變壓器去除，而在電動(dòng)機(jī)定子繞組線槽內(nèi)又加了一個(gè)獨(dú)立的三相調(diào)節(jié)繞組，這樣在同一定子鐵芯中的定子原繞組和該三項(xiàng)調(diào)節(jié)繞組便代替了外接的逆變變壓器，從而使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔?？煞奖銓?shí)現(xiàn)與DCS系統(tǒng)連接。
　　2.2.3 一次風(fēng)機(jī)改造方案
　　 將原鼠籠式電機(jī)更換為內(nèi)反饋繞線電動(dòng)機(jī)，對(duì)電機(jī)平臺(tái)做相應(yīng)改動(dòng)；新增1套斬波內(nèi)饋調(diào)速裝置，包括1臺(tái)控制柜、1臺(tái)功率柜和1臺(tái)水阻柜，放置于就近的現(xiàn)有配電間；電機(jī)原6kV電纜不做變動(dòng)，新增加四路動(dòng)力電纜，一路至繞線式轉(zhuǎn)子，一路至電機(jī)內(nèi)反饋繞阻，一路為調(diào)速裝置用380V三相四線電源，一路為調(diào)速裝置用220V直流電源；新增部分控制電纜和I/O點(diǎn)，對(duì)熱工控制系統(tǒng)做相應(yīng)改動(dòng)。
　　2.3 改造后效益評(píng)估
　　 改造后循環(huán)水泵電機(jī)功率由1600kW下降到1250kW。改造前，春、夏、秋季2臺(tái)循環(huán)水泵耗電量為(1600+1600)×4000=1280×104 kW•h；冬季1臺(tái)水泵高速運(yùn)行1600×2000=320×104 kW•h。改造前單臺(tái)機(jī)組循環(huán)水泵年耗電量合計(jì)為1280+320=1600×104 kW•h。 改造后夏季2臺(tái)水泵耗電量為(1600+1600)×2300=736×104kW•h；初春、深秋2臺(tái)循環(huán)水泵 耗電量為(1600+1250)×1200=342×104 kW•h；冬季1臺(tái)循環(huán)水泵耗電量為1250×2500=312.5×104 kW•h。改造后單臺(tái)機(jī)組循環(huán)水泵年耗電量為736+342+312.5=1390.5×104 kW•h。改造后單臺(tái)機(jī)組年節(jié)省電量為1600-1390.5=209.5×104 kW•h。
　　 改造前一次風(fēng)機(jī)電機(jī)功率消耗約為額定值的51%，與一次風(fēng)機(jī)年平均負(fù)荷率相符。實(shí)施內(nèi)反饋高頻斬波調(diào)速后，功率消耗約為額定值的9%，考慮調(diào)速裝置自身還要消耗1%的電量，節(jié)電率約41%，單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)年節(jié)電量為208.69×104 kW•h，2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)合計(jì)年節(jié)電量為417.38×104 kW•h。
　　結(jié)束語(yǔ)
　　 勝利發(fā)電廠通過(guò)采用電機(jī)調(diào)速技術(shù)對(duì)二期300MW機(jī)組的循環(huán)泵和一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，結(jié)合運(yùn)行方式的優(yōu)化，單臺(tái)機(jī)組每年可減少耗電600多萬(wàn)千瓦時(shí)，節(jié)能效果顯著。因此，應(yīng)結(jié)合機(jī)組運(yùn)行方式以及泵與風(fēng)機(jī)等輔機(jī)節(jié)能潛力，選擇合理電機(jī)調(diào)速技術(shù)，是火電廠降低廠用電率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排一個(gè)重要途徑。