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火力发电厂采用变频器可以有效实现节能降耗

2012-04-20 10:55
人在旅途20
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1 引言

  一次能源是不可再生的国家资源,节约是国家的基本国策。节能降耗则是国家的长远方针。温家宝总理2006年3月5日在全国人民代表大会第四次会议政府工作报告中提出:“2006年国民经济和社会发展的主要预期目标是国内生产总值增长8%左右,单位国内生产总值能耗降低4%左右”。“十一五”规划《纲要(草案)》提出了“十一五”期间单位国内生产总值能源消耗降低20%。火电厂是生产供应电能的重要企业,同时又是电能消耗较大的企业。对发电企业说来,降低能源消耗20%,包含着发电煤耗和厂用电率两部分。这里发电煤耗姑且不论,厂用电率降低20%也是个可观的数字。

2 全国火电厂厂用电率降低20%的意义

  全国火电厂厂用电率降低20%,就相当于新增6200mw装机容量,节约标准煤1300万t。

  近年来设计建设的发电工程与老旧机组比应该是更先进更节能的,应该是代表我国当前机组的先进水平的。初步统计300mw-600mw机组设计厂用电率在6~7%,200mw及以下机组一般在7~8%,老旧机组厂用电率一般高于8~9%,2005年末我国装机容量已达到5亿kw(摘自2005年12月30日经济日报),其中水电机组1亿kw,火电机组4亿kw,火电机组中300mw以上机组占42%,300mw以下机组为58%,若300mw以上机组厂用率平均按6.5%,300mw以下机组厂用电率平均按8.5%计,则平均厂用电率为7.7%,其厂用电为3100万kw,若按照“十一五”规划《纲要(草案)》要求能源消耗降低20%(7.7%×20%=1.54%),则可节约6200mw,相当于新增6200mw装机容量。新建300-600mw机组造价平均按3800元/kw计,可折合人民币240亿元。可见,如能将全国火电机组的厂用电率,在原有基础上降低1.54%(从7.7%降到6.16%),就相当于新增6200mw装机容量(2004年全国平均供电煤耗为387g/kw。这里以380g/kw计,节约620万kw则年节约标准煤1300万t),也就相当于节约240亿元投资,相应地降低了土地占用及相应的煤、电消耗,也相应地降低水资源和相应的材料、机电设备等。

3 火力发电厂辅机节能分析

  火力发电厂辅机很多,6.5~8.5%的自用电量都是这些辅机消耗的。如果抓住了辅机的节能降耗,降低了每台辅机的单耗就达到了节能降耗的目的。

  纵观火力发电厂辅机,不外有两种状态,一是需要调节的风机、泵类平方转矩负载(送、引风机,凝结水泵等),一是不需要调节的恒转矩负载(如球磨机、输煤皮带等)。当前国内运行中和新建、在建中的火力发电厂,除个别辅机采用了液力耦合器(与先进的变频调速比较液力耦合器也属于高能耗设备)或极少数辅机采用了变频器调节外,大多沿用着应加快淘汰的高耗能(节流调节)工艺和设备。

  节流调节是在风机、水泵特性曲线为不变的条件下,改变风机、水泵出口门(或入口的门)进行调节,即改变管道特性曲线进行调节,这一调节方式的损耗是很大的。

  变频调节是在管道特性不变的条件下,通过改变转速而改变特性曲线,来进行调节的。由于风机和水泵的耗电量是和其转速的三次方成正比的,所以其节电量是很可观的。由相似定律知,采用变频调节的电动机的功耗为:n=(n/n0)3n0

  式中: n0 —额定转数时的实际耗电量;

  n0 —额定转数;

  n —调节后的转数;

  n —调节后对应n转数时的实际耗电量。

  变频调节时的节电量为:

  δn=n0-(n/n0)3n0

  变频调节时节电量用百分数表示则为:

  δn%=(1-n3/n03)×100%

  由上式,若转速较额定转速下降到90%,则δn%=27.1% 下降到80%,则δn%=48.4%,可见,变频调节的节电率是很高的,这一点从节流调节与变频调节的特性曲线上也可以得到证明,如图1所示。

  

  图1 风机水泵特性曲线

  通过上述分析,可以证明,变速调节的优点就是节能。要实现火电厂的节能降耗,对老旧机组来说,就是对辅机进行变频调速改造,对新建扩建电厂来说,就是要采用变频调节代替传统的调节方式。

  o,h0,m0,q0围成的面积是额定工况(n=1440r/min)下的耗电量,o,h1,m1,q1围成的面积为节流调节流量到q1时的耗电量,o,h1′,m1′,q1围成的面积是变速到n1=950r/min对应流量为q1时的耗电量。

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