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?，F(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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體材料的關(guān)聯(lián)影響。為了降低電氣消耗，就要強化導(dǎo)體材料控制，合理選擇輸電導(dǎo)體材料。為了降低電磁消耗就要通過科學(xué)的方式進行載流導(dǎo)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(xué)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(dǎo)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?；诠?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(dān)，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(dǎo)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(xué)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(dǎo)制度，并制定定期培訓(xùn)、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(xùn)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(dǎo)，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。