淺談火力發電廠節能增效中變頻技術的應用

龔華

（大唐貴州發耳發電有限公司 貴州發耳 553017）

淺談火力發電廠節能增效中變頻技術的應用

龔華

（大唐貴州發耳發電有限公司 貴州發耳 553017）

國內火力發電廠能源消耗高是常態，要積極應用變頻技術進行改造實現節能增效，實現新時期火力發電廠的創新發展。本文分析了火力發電廠能耗，探討了火力發電廠節能增效中變頻技術的應用，希望能為火電廠節能降耗提供參考。

火力發電廠；節能增效；變頻技術；應用；改造

火電廠作為我國發電工作的重中之重，隨著當前國家積極倡導能源改革、環境保護、節約發展等主題，在發展上受到極大制約，探索新時期節能增效改革發展之路成為了火電廠的必然選擇。變頻技術作為當前節能的新方向，已經成為火電廠節能增效的標配，火電廠中用電耗能主要集中在風機、水泵等設備，通過應用變頻技術對這些設備進行升級改造，可極大的減少能耗與污染，實現新時期火電廠發展的節能增效。下面對火力發電廠節能增效中變頻技術的應用做簡要探究。

1 火力發電廠能耗分析

結合我國發電總量調查顯示，有超過66%的電量消耗在電動機上，活力發電廠中的主要損耗以風機、水泵為主，包括排粉風機、送風機、引風機、脫硫系統增加風機、循環水泵、灰漿泵、凝結水泵等在內的設備成為了我國耗電量的大頭。火力發電廠的能耗浪費原因主要為以下兩點：

1.1 運行方式技術落后

我國火力發電廠在運作中除了少量采用汽動給水泵、液力耦合器及雙速電機外，其余多采用定速驅動、閥門式擋板調節，這種運行方式在變負荷的情況下通過調節泵出口閥開度來控制流量滿足負荷變化需求，即使在小流量下風機與泵也要保持著額定功率與恒定速度運轉，在機組低負荷運轉時整體風機及泵組所消耗的功率極大，造成了能源損失與浪費，另外風機擋板本身采用矩電動執行機構，不僅自動化程度低且故障率高，節能效果差能源消耗高。

1.2 運行效率低下

火力發電廠機組變負荷運行時，由于風機與泵組運行偏離高效點與最優運行區，因此常見保持著低效率的運行模式，結合我國火力發電廠調查數據來看，50MW以上的機組運行效率低于70%的超過一半，低于50%超過20%，這是由于我國火力發電廠在風機與泵組上多數采用套用定性產品，型譜分檔設置導致間隔較大，從而致使風機與泵組的聯合運行效率普遍偏低、能耗偏高，同時在設計選型時由于為保障安全性與保險系數，會留下充足的裕量，這也致使機組運行容易偏離最優區，導致實際運行效率低下。

2 火力發電廠節能增效中變頻技術的應用探索

2.1 變頻技術成為火電廠標配

目前，變頻技術是我國環境保護、節能增效大目標下能源高效利用的新選擇，變頻技術作為變頻技術行業發展的動力，已經處于從調速到節能的發展過程，成為目前發展的新方向。煤炭與電力作為變頻技術與變頻器應用的兩大主要市場，在火電廠節能增效目標影響下，電廠變頻改造業務增幅逐年持續增長，帶來了龐大的市場份額，尤其是以變頻器及變頻調速系統為代表的變頻技術在火力發電廠中的應用實現了變頻行業的持續增長。

我國新《環保法》的發布，促使國內火力發電企業進一步增強了節能減排意識，火電廠的建設與改造中，一次、二次風機、引風機及水泵等設備都將變頻設備融入節能改造方案。在國內幾大行業中，電力行業特別是火電廠率先、批量使用高壓變頻器，例如2009年湖北三環發展股份有限公司中標華電寧夏靈武發電有限公司二期兩臺100萬千瓦機組工程高壓變頻器項目，這是國產高壓變頻設備首次應用于百萬超超臨界發電技術，該項目意味著我國高壓變頻技術在國內頂尖技術領域的應用研究獲得重大突破，并在國內同類項目的典型示范作用上邁出了重要一步。

2.2 變頻技術在給水泵改造中的應用

根據火電行業調查統計結果顯示，火力發電廠用電大部分都被風機、水泵等消耗掉，高壓變頻器的使用可使得該類負載平均節電30%，甚至有些電廠可達到節能40～50%的高水平，按照節能30%的速率計算，火電廠平均三年就能收回投資成本，高壓變頻器的使用壽命長達二十年以上，這意味著火電廠可很好的實現節能增效目標，高壓變頻器及高壓變頻調速系統也成為了火電廠當前發展的必然選擇。

給水泵作為火力發電廠最重要的輔機之一，采用液力偶合器進行調速，其耗電量約占整個單元機組發電量的2.5～4%左右，由于給水泵系統可靠性要求極高，火電廠變頻改造難度較大。國內火電廠對給水泵的運行工藝進行了深入研究，創新提出了工變頻切換多功能液力偶合器、電動給水泵調速液偶高壓變頻改造等方案，提升了改造后給水泵系統的可靠性，保障了改造后的安全生產，服務火電廠節能增效目標的實現。

火電廠鍋爐電動給水泵液偶調速改變頻，完全滿足鍋爐給水自動調節的控制特性，同時擁有給水泵變頻改造水、油、電、控的全盤解決方案。在應用變頻技術時維持原有給水系統的動力特性，潤滑油系統保持原有的壓力、流量不變，給水泵組工作安全可靠有保障；通過確保高壓變頻器的調節速率保證與液力偶合器基本一致，將液力偶合器勺管開度0～100%用時33s縮短到全程30s，縮短了增速時間，提升了節能效率。火電廠給水泵變頻改造中，采用冗余型高壓變頻器，保障有足夠的安全裕度，并方便后期維護，逆變部分采用先進IGBT功率器件，控制方法采用SPWM逆變控制技術，采用智能高壓變頻調速系統的功率單元串聯技術，全面提升給水泵工作效率，并且確保改造后備用泵自動聯鎖和機組RB工況功能不變。

火電廠通過液力偶合器調速電動給水泵變頻改造后，避免了電機全壓啟動對廠用電的巨大沖擊，降低了電機啟動電流，延長了電機使用壽命，從經濟效益上看，液偶調速電動給水泵改為變頻調速后，在機組年平均75%的負荷率下，300MW機組相對平均節能率能達到25%左右，具有相當可觀的經濟效益，對火電企業實現節能增效目標功不可沒。比如內蒙古烏達電廠水泵變頻調速系統的改造與應用，采用工變頻切換多功能液力偶合器、新型空水冷冷卻技術，通過變頻設備以及液偶改造、冷卻施工、土建安裝、熱控改造等一整套給水泵節能增效方案，使火電廠節電率達到20～30%，降低廠用電率0.6%，每年節約成本幾百萬，提升了改造后給水泵系統的可靠性，實現了火電廠節能增效目標。

當前我國國內相繼在六盤山電廠、臨汾熱電、蘭州鋁電、華澤電廠、分宜電廠、臺州電廠等諸多電廠實施了液力偶合器調速電動給水泵改造方案，電機容量最大6300kW/6kV，變頻器最大容量8000kVA/6kV，廠用電率最多下降接近1%，單臺機組節電率最高達26%（年均負荷率80%），年節電量最多的機組1700萬度，取得了良好的節能效果和社會效益，為企業、火電廠的節能環保與可持續發展開辟了新的道路，也火電廠內變頻技術的進一步應用改造奠定了基礎。

圖1 300MW等級火力發電機組電動給水泵變頻改造

3 結束語

綜上所述，火力發電廠節能增效中變頻技術的應用是滿足環境保護、綠色經濟發展的必然選擇，要加強變頻技術的研究與應用，實現火力發電廠運營的全面改造，降低火電廠能耗、緩解能源危機，為新時期電力行業更好的發展提供支持。

[1]余瑋杰.論變頻技術在火力發電廠節能增效中的應用[J].科技創新與應用，2013（8）：142.

[2]郭劍.火力發電廠風機在變頻調速技術方面應用中的節能分析[J].中國科技縱橫，2013（1）：15～16.

[3]李大猛.淺析高壓變頻器在火力發電廠中的節能應用[J].科學與財富，2015（20）：111.

[4]陳 元.淺談變頻調速技術在火力發電廠中的應用[J].科技視界，2015（8）：227.

[5]宗長輝.淺析火力發電廠凝結水泵變頻節能改造[J].科技創新與應用，2015（20）：136.

TM621

A

1004-7344（2016）05-0107-02

2016-2-5

龔華（1984-），男，漢族，重慶璧山人，助理工程師，大專，主要從事工作和研究方向是火力發電廠電力技術方面。