火電機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速與小汽機(jī)調(diào)速經(jīng)濟(jì)分析

李兆豐

摘 要：文中論述火力發(fā)電廠引風(fēng)機(jī)節(jié)能的一般措施，并結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)變頻調(diào)速與小汽機(jī)調(diào)速進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。通過經(jīng)濟(jì)分析，兩種調(diào)速方式的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢會(huì)隨外部邊界條件變化而變化。建議同類工程在選擇節(jié)能方案時(shí)，需要綜合考慮電廠后期的外部邊界條件，并進(jìn)行評(píng)估。

關(guān)鍵詞：引風(fēng)機(jī)；變頻調(diào)速；小汽機(jī)調(diào)速；火力發(fā)電廠

引言：在火力發(fā)電廠中，引風(fēng)機(jī)是主要的耗電設(shè)備，容量大、耗電多，一般占廠用電率的1%～2%。該設(shè)備長期連續(xù)運(yùn)行且常常處于變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，其節(jié)能潛力巨大。發(fā)電廠輔機(jī)電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，直接關(guān)系到廠用電率的高低，降低廠用電率，降低發(fā)電成本提高電價(jià)競爭力，已成為各發(fā)電廠努力追求的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。

一、引風(fēng)機(jī)節(jié)能措施比較

現(xiàn)代火力發(fā)電廠朝大型化發(fā)展，致使引風(fēng)機(jī)基本選擇軸流風(fēng)機(jī)。動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)臨界轉(zhuǎn)速較低，葉片窄而長，其固有頻率偏低而且需要避開的頻率密集，對(duì)速度調(diào)節(jié)相當(dāng)敏感，如采用調(diào)速方式時(shí)，一般風(fēng)機(jī)葉片也是定角度運(yùn)行，一般不推薦采用調(diào)速方式。與動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī)比較，靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)臨界轉(zhuǎn)速高，葉片采用寬而短的等強(qiáng)度葉片，其固有頻率十倍于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速甚至更高，對(duì)速度調(diào)節(jié)的適應(yīng)性好。在考慮風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)，引風(fēng)機(jī)推薦采用靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。液耦調(diào)速在軸流風(fēng)機(jī)中不適用，因此，變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)一般只考慮變頻調(diào)速和小汽機(jī)調(diào)速。

（一）兩種調(diào)速方式節(jié)電量分析。以一臺(tái)600MW機(jī)組為例，該機(jī)組引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式下單臺(tái)引風(fēng)機(jī)電機(jī)最大功率達(dá)到6400 kW。引風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)后，其運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1。

該電廠如果機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)7500h，年利用小時(shí)5500h。按國家節(jié)能中心節(jié)能評(píng)審評(píng)價(jià)指標(biāo)通告2號(hào)文，年運(yùn)行小時(shí)分配見表2。

經(jīng)過變頻調(diào)節(jié)之后，單臺(tái)引風(fēng)機(jī)每年消耗的電量為：2648×2500+1506×2000+750×3000=1188.2×104 kW·h，一臺(tái)機(jī)組引風(fēng)機(jī)每年消耗的電量為：2376.4×104 kW·h。

如果采用汽輪機(jī)替代電機(jī)（帶變頻） 驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)，單臺(tái)引風(fēng)機(jī)每年可節(jié)電1188.2×104 kW·h，一臺(tái)機(jī)組引風(fēng)機(jī)每年可節(jié)電2376.4×104 kW·h。

（二）兩種調(diào)速方式的初投資。兩種調(diào)速方式的初投資比較，風(fēng)機(jī)均為靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，比較中不考慮風(fēng)機(jī)投資差異。

（三）兩種調(diào)速方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。若以供電標(biāo)煤耗281.1 g/kW·h（變頻方式）、281.7 g/kW·h（汽動(dòng)方式）及標(biāo)煤價(jià)950 t / 元、上網(wǎng)電價(jià)0.44 元/ kW·h為計(jì)算基礎(chǔ)。

汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)每年發(fā)電成本：281.7×600000×5500×（1-3.61%）10-6×950=85125萬元（汽動(dòng)方式廠用電率3.61%）。

變頻方式每年發(fā)電成本：281.1×600000×5500×（1-4.33%）10-6×950=84312萬元（變頻方式廠用電率4.33%）。

以變頻方式為基準(zhǔn)，汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)每年發(fā)電成本增加：85125-84312=813萬元。汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)較之變頻調(diào)速，每年節(jié)電可多創(chuàng)造的利潤：2376.4×104×0.44=1045.6萬元。

汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)每年可多創(chuàng)造利潤232萬元，運(yùn)行當(dāng)年，即可把兩者之間初投資的差額拉平。初投資中的變頻裝置是按進(jìn)口產(chǎn)品的價(jià)格估列，若考慮國產(chǎn)產(chǎn)品，費(fèi)用會(huì)降低一半，則需運(yùn)行4.5年，才能把兩者之間的初投資差額拉平。

上述經(jīng)濟(jì)性計(jì)算是以文中的輸入數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行的，相關(guān)數(shù)據(jù)的變動(dòng)會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算結(jié)果的具體數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，如年利用小時(shí)數(shù)、煤價(jià)、電價(jià)等。機(jī)組的年利用小時(shí)數(shù)是由網(wǎng)調(diào)根據(jù)所處電網(wǎng)而進(jìn)行調(diào)配的，是確定的數(shù)值，并不會(huì)因?yàn)橐L(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式不同而改變，年利用小時(shí)數(shù)降低，汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)節(jié)電量降低，即節(jié)電所創(chuàng)造利潤降低。煤價(jià)升高，當(dāng)標(biāo)煤價(jià)由950元/t 升至1200元/t；或電價(jià)降低，電價(jià)由0.44元/ kW·h 降到0.342元/ kW·h 時(shí)，汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)每年發(fā)電增加的成本與節(jié)電創(chuàng)造的利潤相等，則汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)方案將不具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。

結(jié)論：綜上所述，引風(fēng)機(jī)的兩種調(diào)速方式———變頻方式與汽動(dòng)方式在技術(shù)上都是可行的，采用何種方式，需要綜合考慮電廠后期的外部邊界條件進(jìn)行評(píng)估，如年利用小時(shí)數(shù)、煤價(jià)、上網(wǎng)電價(jià)等。