淺析火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗的問題與技術(shù)措施

馬宏宇

（國家能源集團準能矸石發(fā)電公司，鄂爾多斯 010300）

1 火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗的必要性

火力發(fā)電廠為企事業(yè)單位以及廣大群眾的日常生活、工作提供了重要的能源，火力發(fā)電廠的節(jié)能降耗對我國民生經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和改善、技術(shù)和加工工藝都具有重要影響。我國現(xiàn)階段主要以火力發(fā)電為主，在實現(xiàn)火電經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展同時，面臨著全球資源短缺和環(huán)境污染的巨大挑戰(zhàn)。采取正確的節(jié)能降耗措施，進行技術(shù)改造和創(chuàng)新，優(yōu)化固有的供電方式，能有效地提高我國火力發(fā)電廠的節(jié)能降耗水平，對實現(xiàn)我國的可持續(xù)發(fā)展，促進節(jié)能減排，保護環(huán)境具有重要意義。

2 火力發(fā)電廠常見的電氣化損耗問題

整體上來說，我國火力發(fā)電廠在運行中存在的主要的電氣損耗性問題主要表現(xiàn)在機械設(shè)備運行損耗、設(shè)備運行效率低、檢查維護高損耗、照明損耗、核心的鐵磁性部件損耗、設(shè)備老化及運行工況調(diào)節(jié)以幾個方面，其具體如下：

2.1 機械設(shè)備運行損耗

火力發(fā)電廠在運行過程中必然會涉及到熱能、光能、機械磨損的損耗。常見的電氣損耗主要有以下幾種形式：①設(shè)備空載運行，產(chǎn)生較大的電能損耗。②機械設(shè)備效率不高產(chǎn)生的損耗。③機械設(shè)備運行自身的磨損及空氣摩擦產(chǎn)生損耗，。

2.1.1 空載損耗

機械設(shè)備在起動或設(shè)備切換過程中發(fā)生空載運行造成的電能損耗。

2.1.2 機械損耗

機械設(shè)備之間、能源轉(zhuǎn)換之間受到物理性的能量影響而造成損耗性問題。

2.1.3 空氣摩擦

空氣作為一種介質(zhì)，機械設(shè)備在運行過程中，會因摩擦的作用產(chǎn)生能量的損耗。特別是火力發(fā)電廠除灰除塵、輸煤等區(qū)域會產(chǎn)生較多的顆粒物、粉塵，進而加大了空氣摩擦和損耗。

2.2 火力發(fā)電廠水系統(tǒng)設(shè)備運行效率低

水系統(tǒng)是火力電廠中的重要組成部分，主要設(shè)備有循環(huán)水泵、給水泵、真空泵、凝結(jié)水泵等大型設(shè)備，都屬于發(fā)電廠的核心設(shè)備。如果管理以及維護保養(yǎng)不當則就會降低運行效率，造成較嚴重的損耗。現(xiàn)在大部分電廠中都應(yīng)用密閉式循環(huán)水系統(tǒng)，較舊式的敞開式循環(huán)水系統(tǒng)，有效降低水資源的消耗，但相應(yīng)增加了運行設(shè)備，造成廠用電量的顯著增加。

2.3 維護保養(yǎng)周期延長造成的高損耗

電廠為了提高產(chǎn)能效益，就需要保證向電網(wǎng)及用戶供電的可靠性和連續(xù)性，設(shè)備就需要全天候連續(xù)運行，且有一定的備用設(shè)備。這對設(shè)備的可靠性提出了更為嚴格的要求。而一些火力發(fā)電廠由于區(qū)域電網(wǎng)負荷需求的原因，設(shè)備運行時間較長，無法按照檢修規(guī)程的要求進行計劃性檢修，這樣則就會加劇設(shè)備老化、故障率增高，相應(yīng)損耗增大。

例如，6kV 或10kV 高壓變頻器，由于不能按計劃停電檢修，延遲了維護保養(yǎng)時間，在運行過程中設(shè)備內(nèi)部積灰，會導致設(shè)備發(fā)熱量增大、效率降低，不但提高了制冷系統(tǒng)的能耗輸入，故障率也會成倍的增加，相應(yīng)增加了后期維修成本。

2.4 照明損耗

在電力生產(chǎn)過程中，為了保障操作人員及維修人員安全穩(wěn)定的開展工作，就需要安裝大量的照明設(shè)備。而不同類型的照明設(shè)備產(chǎn)生的損耗具有較大的差異性。一些火力發(fā)電廠為了降低生產(chǎn)輔助設(shè)備的投入成本，會選擇價格低廉的照明燈具，此類燈具在應(yīng)用中不但會耗費大量的電能，而且照明燈具壽命短、故障率高，需要投入大量的維修成本，誘發(fā)安全隱患等問題。

2.5 核心的鐵磁性部件發(fā)熱損耗問題嚴重

電磁效應(yīng)的原理是電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化，在電與磁轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生熱量，造成發(fā)熱消耗，在交變磁場環(huán)境中一些鐵質(zhì)部件會產(chǎn)生有磁滯損耗、渦流損耗。實際應(yīng)用是用磁場產(chǎn)生電場，用電場產(chǎn)生磁場，如發(fā)電廠中的發(fā)電機、永磁電動機，交流電動機、電磁鐵等。

電磁轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的熱量，除了消耗電能同時，也降低了電磁轉(zhuǎn)換的效率，嚴重的影響了設(shè)備的性能，增加了設(shè)備的損耗，降低了設(shè)備的壽命。利用惰性材料、非導磁性材料、電阻率較低的材料均能夠有效降低電磁效應(yīng)的影響，提高設(shè)備效率，降低設(shè)備發(fā)熱量，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

2.6 電氣設(shè)備老化以及運行工況調(diào)節(jié)

2.6.1 設(shè)備陳舊老化

火力發(fā)電廠設(shè)備運行達到規(guī)定時限，其老化程度急劇增加，工作效率也同時嚴重降低，大部分設(shè)備出現(xiàn)隱患，故障率大幅提高，在這種狀況之繼續(xù)運行，維修成本增加，能損增加。

2.6.2 設(shè)備運行工況調(diào)節(jié)

火力發(fā)電廠在運行過程中，如果沒有根據(jù)實際負荷的變動對運行設(shè)備進行實時調(diào)節(jié)，必定會造成設(shè)備的綜合效率，增加電能損耗。如：廠用變壓器的容量在設(shè)計之初就保證了負荷冗余及故障狀態(tài)下的備用問題，所以在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備負載出現(xiàn)不合理狀態(tài)之時，如出現(xiàn)重載、空載的問題則應(yīng)進行適時調(diào)整，將部分設(shè)備在保證安全穩(wěn)定生產(chǎn)的前提下進行調(diào)整，就會有效減少電能損耗問題。

例如冷卻水流量是影響汽輪機真空度的主要因素，因而循環(huán)水系的控制歷來是火電廠中的一個重要問題。目前國內(nèi)已投入運行的中等功率的火電機組大多采用節(jié)流調(diào)節(jié)方式，通過操作閥門實現(xiàn)冷卻水水流量的調(diào)節(jié)，而對循環(huán)水系采取定速控制。這種調(diào)節(jié)方式控制粗糙，汽輪機的真空度不穩(wěn)定，不能保證汽輪機在經(jīng)濟運行方式下運行。另外，當在低負荷運行時，定速控制造成閥門兩端壓差很大，大量的能量消耗在閥門上，隨著大功率機組的大量投入運行，各電網(wǎng)中的中等功率機組相繼參入調(diào)峰運行，循環(huán)水泵大多數(shù)運行時間在變工況下工作，泵的運行效率也很低，長期運行導致火電廠的能耗十分嚴重。

3 火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降技術(shù)優(yōu)化措施

火力發(fā)電廠在運行中要想強化對電氣設(shè)備的能耗管理，就要綜合火力發(fā)電廠的常規(guī)狀態(tài)進行處理控制，強化技術(shù)層面的控制、優(yōu)化及技術(shù)改造，通過采用合理的節(jié)能降耗措施，進而充分降低損耗，提升火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。

3.1 合理控制火力發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)，降低能量損耗

針對火力發(fā)電廠汽輪機的運行原理，為了達到經(jīng)濟運行的目的，需要對循環(huán)流量的調(diào)速控制方式進行改進。采用PLC、PID和變頻技術(shù)對循環(huán)水泵進行調(diào)速控制，組成汽輪機最有利真空循環(huán)水泵變頻驅(qū)動PLC 控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)能夠根據(jù)運行負荷的變化自動調(diào)節(jié)汽輪機循環(huán)水系統(tǒng)水泵的數(shù)量和轉(zhuǎn)速，達到最有利真空的運行工況，從而改變了火電廠以往的運行狀況，實現(xiàn)汽輪機真空度的高精度控制和經(jīng)濟運行，且運行穩(wěn)定，可靠性高，節(jié)能效果顯著。

3.2 合理降低鐵磁消耗

電力系統(tǒng)在發(fā)展過程中，電能傳輸質(zhì)量始終受到應(yīng)用的導體材料的關(guān)聯(lián)影響。為了降低電氣消耗，就要強化導體材料控制，合理選擇輸電導體材料。為了降低電磁消耗就要通過科學的方式進行載流導體以及鋼材料的處理，充分保障鋼結(jié)構(gòu)的合理選擇。通過合理的控制降低鋼材料質(zhì)量不合格造成的影響，避免由鋼材料產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性能變化，造成阻礙性的影響。

3.3 減少機械更換流程

火電廠要根據(jù)實際狀況研究先進技術(shù)革新，通過高壓電動機變頻調(diào)速、伺服電機、永磁高效節(jié)能等技術(shù)手段有效減少空載以及機械、空氣等因素對電氣節(jié)能降耗產(chǎn)生的影響。利用智能化、自動化技術(shù)實現(xiàn)對現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)化完善。

在運行中適當減少不同機械之間切換操作，對電廠的技術(shù)手段進行優(yōu)化，充分提升效率，不僅僅可以節(jié)約運營成本，也可以達到節(jié)能降耗的目的。

3.4 改造核心水泵

為了解決水泵產(chǎn)熱以及降效問題，需要根據(jù)現(xiàn)代水泵的實際運作原理，基于降溫技術(shù)對其進行改造優(yōu)化。電廠要綜合火力電廠的供電能力以及市場需求進行優(yōu)化完善，在保障其滿足實際運行需求的前提下，通過對水泵電機的具體安裝位置、水泵的流量以及水泵運行頻率進行優(yōu)化改造，以達到節(jié)能降耗的效果。

3.5 合理確定電動機運行參數(shù)

常規(guī)狀況之下，火力發(fā)電廠的發(fā)電能力有著標準的參數(shù)要求。在選擇電動機的時候要綜合火力發(fā)電廠的實際工況科學選擇。例如，應(yīng)用高效電動機、變頻調(diào)速電機及永磁電機等，充分利用其節(jié)能、高效率以及低損耗、高導磁的特征，保障其充分滿足發(fā)電廠的實際工作需求，進而凸顯節(jié)能效率，在保障企業(yè)經(jīng)濟效益最大化基礎(chǔ)之上滿足節(jié)能降耗的目的。

3.6 降低照明損耗，采取節(jié)能裝置

節(jié)能降耗是一項系統(tǒng)性的工作，在實踐中要綜合實際狀況分析產(chǎn)業(yè)效益，實現(xiàn)內(nèi)部的改革。基于節(jié)能降耗角度分析，照明燈具是影響損耗的關(guān)鍵因素，應(yīng)根據(jù)實際情況合理的選擇照明設(shè)備，如采用低能耗、高性能的LED 燈具、太陽能燈具，同時采用智能控制方式，雖然會增加成本，但是這些設(shè)備的能耗較低，節(jié)能效果顯著，應(yīng)用更加穩(wěn)定，壽命也更長。能有效降低能耗及維修所消耗的人力及費用，這樣不僅僅可以提升內(nèi)部照明度也可以達到節(jié)約電能的目的，同時也達到降低消耗支出成本，達到提升產(chǎn)業(yè)效率的目的。

3.7 合理控制變壓器空載運行

火力發(fā)電廠在運行中主要的啟動裝置均為高壓設(shè)備，在變壓器空載或者低負荷運行狀態(tài)之下會造成較為嚴重的電能損耗問題。為了降低電能損耗則就要通過冷備用的方式進行處理。

因此，在用電方案的設(shè)計中，設(shè)計人員要保障設(shè)備在常規(guī)狀況之下不帶公用負荷，通過發(fā)電機組的變壓器對公用的負荷進行均分，將其中一臺機組通過變壓器全帶且具有事故切換功能的方式進行設(shè)計，充分保障用電的安全性可靠性。在此種狀況之下，通過兩臺變壓器備用對負荷均勻分擔，相對于全部負荷來說可以有效降低負載損耗率，具有顯著的節(jié)能效果。

合理優(yōu)化變壓器的容量，加強負荷控制可以有效避免低負荷以及空載等問題，其具有顯著的降耗作用。

3.8 更換設(shè)備核心鐵磁性部件，降低電磁消耗

為降低電磁效應(yīng)產(chǎn)生的發(fā)熱損耗，通過對相應(yīng)設(shè)備檢查更新鐵磁性損耗問題，更新現(xiàn)有技術(shù)，結(jié)合材質(zhì)以及運作效率。選用惰性金屬以及非導磁性材料作為主要的金屬器具材質(zhì)，降低核心位置產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，降低發(fā)熱量，延長應(yīng)用的壽命，達到提升效率、節(jié)能降耗的目的。

4 重視設(shè)備維護管理

火力發(fā)電廠中設(shè)備性能是較為重要的指標參數(shù)，設(shè)備性能是直接影響生產(chǎn)效率的重要因素。加強和完善發(fā)電廠設(shè)備的管理、維修保養(yǎng)可以有效降低損耗，保障日常工作的穩(wěn)定運行。

通過對專業(yè)維修班組的科學管理，加強設(shè)備檢修、維護的管控，根據(jù)標準要求進行設(shè)備的工作記錄分析，降低設(shè)備存在的隱患。

為了避免設(shè)備在運行中出現(xiàn)空載以及低負荷運行等問題，要合理選擇發(fā)電設(shè)備，加強對大功率設(shè)備的管理。綜合火電廠實際狀況進行針對性選擇，通過正確的工藝進行安裝，在設(shè)備應(yīng)用之前根據(jù)標準要求進行檢測分析，符合規(guī)范之后方可應(yīng)用。

5 規(guī)范制度，完善獎懲

5.1 建立規(guī)范化用電制度

對于火力發(fā)電企業(yè)，應(yīng)建立節(jié)能降耗的定期宣傳和指導制度，并制定定期培訓、節(jié)能降耗技術(shù)知識講座等活動，讓全員了解到節(jié)能降耗的意義。達到降低電能損耗的目的。通過在火電廠中構(gòu)建完善的節(jié)能降耗的實施體系，定期培訓以及節(jié)能技術(shù)、技能開展和推廣的方式讓全員充分意識到節(jié)能降耗對于社會發(fā)展以及自身的價值與作用。

5.2 構(gòu)建完善獎懲制度

在企業(yè)內(nèi)部建立明確、完善的獎懲制度，定期對提出技改技革、合理化建議員工給與表揚和獎勵，對浪費的員工及時警告通報。通過長期的引導，形成自覺的節(jié)能意識。從而達到全員節(jié)源節(jié)流，節(jié)能降耗的目的。

6 結(jié)束語

隨著我國綠色能源化以及節(jié)能技術(shù)手段的優(yōu)化發(fā)展，要加強對電廠節(jié)能降耗技術(shù)的分析及應(yīng)用，在實踐中根據(jù)實際狀況創(chuàng)新技術(shù)手段，節(jié)約成本，在根本上降低消耗，才可以切實達到降低消耗提升電廠生產(chǎn)效率的目的。