熱電廠中的電氣節能方法探析

葉放

摘 要：熱電廠是電能生產的主要場所，隨著社會生產對電力能源需求的不斷增加，熱電廠生產將面臨更大的挑戰。在熱電廠持續發展的背景下，必須更新傳統的生產模式，引進新型的技術與設備，就電氣節能方面進行深入研究，爭取在降低能耗的同時完成生產任務。

關鍵詞：熱電廠；變壓器；電氣節能；線路損耗

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.131

在社會生產速度持續加快的背景下，能源問題日益激化，節能降耗已經成為生產中必須要解決的問題。就熱電廠生產現狀來看，想要將節能降耗落實到位，主要就是節約燃料，通過有效措施來提高鍋爐燃燒與熱力循環效率，降低傳輸熱量的損耗。

1 熱電廠能耗特點分析

熱電廠生產主要是通過燃燒煤、石油以及天然氣等燃料來獲得生產所需的電能與熱能，產生的能源消耗比較大。整個生產過程主要可以分為三個階段：①燃燒系統。燃料壓縮并點火，待燃料爆炸后會推動轉子做功，燃料化學能在鍋爐中轉換為熱能，對鍋爐內存在的水進行加熱處理，使其變成蒸汽。②汽水系統。即鍋爐內水加熱生成的蒸汽進入到汽輪機，推動汽輪機轉動，實現熱能與機械能之間的轉換。③電氣系統。即汽輪機由蒸汽帶動旋轉后，通過機械能的應用來完成發電機的發電，將系統中的機械能轉變為電能。在研究熱電廠電氣節能時，主要就是減少對能源的使用，從煤耗與水耗兩個方面進行研究。一方面，對于煤耗研究，應從鍋爐指標、汽機指標、燃料指標以及廠用電等方面著手，做好各分項系統之間關系的分析；另一方面，對于發電水耗率的研究，應重點提高全廠復用水率、鍋爐補水率、循環水濃縮倍率和化學自用水率等。

2 熱電廠電氣節能措施分析

2.1 降低線路損耗

線路上存有一定大小的電阻，當有電流通過時，就會產生功率的損耗，影響熱電廠的生產效果。線路損耗公式為：△P=I2R×10-3，其中，R為線路電阻，I為線路電流。線路上存有的電流是不可更改的，想要降低線路損耗，只能從線路電阻角度出發。線路電阻R=P×L/S，即線路電阻與電導P以及線路長度L成正比例，與線路截面S成反比例。基于此特點，在設計降低線路損耗時，應盡量選擇用電導率比較小的銅線作為導體，常見的有銅芯電力電纜等，或者是配電室選擇用匯流銅母排。同時還應優化電纜的布線方式，盡量縮短配電室到各類輔助機設備間的敷設距離，降低電纜敷設的總長度，并且需要結合生產需求合理選擇線路橫截面。無論是配電到匯流母排，還是熱電廠各類重要輔助設備的配電電纜，其回路傳輸功率都比較大，可以按照經濟電流密度來選擇線路橫截面，這樣不但可以有效降低線路損耗，同時也可以提高線路選擇的經濟性。

2.2 降低變壓器損耗

變壓器是熱電廠生產活動中不可或缺的部分，在系統運行過程中，其有功功率損耗公式可以表示為：△Pb=Po+Pkβ2，其中，△Pb為變壓器有功損耗，單位為kW；Po為變壓器的空載損耗，單位為kW；Pk為變壓器又在損耗，單位為kW；β為變壓器負載率。影響變壓器損耗的原因不同，其中，空載損耗主要是由變壓器鐵芯材質以及變壓器內部結構決定，現在隨著科學技術的不斷發展，變壓器鐵芯材料在不斷更新，再加上設備結構的不斷改進，新型的節能變壓器比傳統變壓器的空載損耗降低很多，例如10 kV級別S11系列比相同級別S9系列的空載損耗少30%左右，相應地可以降低運行成本12%左右。另外，影響變壓器負載損耗的主要因素是變壓器繞組電阻和變壓器負載率，并且負載損耗與變壓器負載率平方成正比例關系。因此，在就降低變壓器損耗方面進行設計時，應盡量選擇用阻值小的銅芯變壓器，使其負載率運行狀態處于75%～85%之間，達到降低能耗的目的。

2.3 降低電動機損耗

電動機是熱電廠生產中使用最為頻繁，并且耗電量最多的一種電氣設備，因此決定了其降低損耗設計中存有的地位。在電機拖動系統的研究中，一般都是以最高負載量以及上裕量相加來完成參數模型的設計。就熱電廠生產實際情況來說，受燃料質量和設備運行效率等的影響，大部分電動機都不是滿載運行方式，基本上都是處于滿電壓、滿速度以及小負荷的運行狀態。當電動機處于滿載時，其運行效率最高，相對應的輕載狀態下設備運行效果比較差，如果電動機處于空載狀態下，則產生的電能消耗最大。針對此，在研究熱電廠運行電氣節能時，應明確各因素對電動機運行負載情況的影響，盡量選擇用運行效率比較高的設備，不斷提高電動機的運行效率。

2.4 水泵、風機變頻節能設計

現在熱電廠所應用的水泵與風機，大部分都以額定功率的形式運行，風機流量也是按照國家相應規定進行設計，即主要以系統最大風量和風壓作為主要依據，但是最終設計效果不一定與電動機型號相匹配，存在很大的冗余量。而水泵流量的設計同樣是以最大流量為依據，其中，壓力的調控方式只適用于閥門開度大小的控制以及電動機的啟停控制。電氣啟動方式主要為自耦降壓啟動和Y-△啟動方式，不存在軟啟動功能，不能對電動機的轉速進行控制，具有設備沖擊大、設備壽命短等缺點。為實現降低能耗的設計，可以選擇應用變頻的方式來控制風機和水泵，即在變頻器內設置PID調節軟件，對風機轉速進行動態控制，保持恒定的水壓、風壓，在避免能耗浪費的情況下滿足系統生產需求。傳統風機與水泵流量的設計，都是以最大需求為基礎，采用風門、擋板、回流等方式進行調整控制，無法形成閉環回路控制，能耗比較大。對其進行變頻設計，可以通過軟件系統來對擋板與閥門開度進行調節，即通過控制開關大小和閥門開度來調節流量。例如SRB風機水泵變頻節能控制柜可以在保持閥門、擋板開度不變的情況下，利用風機轉速的改變來完成流量的調節，減少流體動力，降低能耗，保證設備處于最佳的工作狀態。

3 結束語

在對熱電廠生產系統進行降耗設計時，需要明確其生產耗能的特點，就幾個重要環節進行研究，選擇有效的方式進行設計，在保證滿足生產需求的基礎上降低能耗，爭取不斷提高熱電廠生產綜合效益。

參考文獻

[1]詹輝銘.恒運熱電廠電氣節能減排的技術研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

〔編輯：王霞〕