浅析设备节能技术改造后节能量计算.pdf

《浅析设备节能技术改造后节能量计算.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析设备节能技术改造后节能量计算.pdf（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 节能与环保 684 浅析设备节能技术改造后节能量的计算 吴 涛 （新疆华电红雁池发电有限责任公司 乌鲁木齐 830047） 【摘 要】 通过探讨如何规范对发电企业，电除尘控制系统换型、电机加装变频器、循环泵双速改造、汽轮 机汽封改造等节能技术改造后节能量计算应用，强化发电企业的节能管理量化工作。 【关键词】火电厂 节能技术改造 节能量计算 0 引言 我国正处于工业化的初级阶段，能源需求增长迅速，能源消耗强度高，消费规模不断扩大，加 之能源的使用效率较低，能源供需矛盾越来越突出。随着经济规模进一步扩大，能源需求还会持续 较快增加，

2、能源将是我国当前和今后相当长一个时期内，制约经济社会发展的突出瓶颈。其中我国 煤炭资源总量约 5.6 万亿吨，其中已探明储量为 1 万亿吨，占世界总储量的 11，而石油仅占 2.4 ，天然气仅占 1.2；人均剩余可开采储量分别只有世界平均水平的 58.6%、7.69%和 7.05%。一 次能源资源的构成特点是富煤、贫油、少气，缺水。煤炭在我国一次能源生产和消费中的比例一直 保持在 70左右今后 3050 年内，煤炭在我国一次能源构成的主导地位不会改变。 “十一五”期间国家倡导节能降耗工作，安排节能专项资金，鼓励企业采用高效、节能的电动 机、风机、泵类等设备，进行设备节能技术改造， “十一五”期

3、间新疆各主要发电企业，针对现有设 备开展了微油点火技术、电除尘控制系统换型、电机加装变频器、循环泵双速改造、汽轮机汽封改 造等节能技术改造工作，针对上述技术改造的后评估统计工作，成为衡量节能量（标煤）完成的主 要而有重要工作。 1 节能技术改造节能量的计算公式 技术措施节能量是指在生产条件可比的情况下，措施实施后于实施前相比，生产相同数量的产 品或完成相同工作量消耗能量减少的数量： 1.1 按照产品用能量单耗计算： axxfw)21(= W：统计期内节能措施节能量 X1：措施实施前产品用能单耗 X2：措施实施后产品用能单耗 a: 统计期产品产量 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三

4、十九届年会论文集 节能与环保 685 1.2 按照节能率计算 W=( Wh - Wq)/ Wq*W Wh :措施实施后的耗能量 Wq ：措施实施前的耗能量 W:统计期内的耗能量 1.3 按照有功功率减少量计算 W=(Pq-Ph)*h P q:措施实施前设备消耗的有功功率 Ph：措施实施后设备消耗的有功功率 H：统计期内设备运行小时数 1.4 按照统计期设备消耗量计算 W=W1-W2 W1:改造前统计期内能量 W2：改造后统计期内能量 2 节能量转换为标准煤量的计算 2.1 标准煤： 标准煤亦称煤当量(coal equivalent)， 具有统一的热值标准。 我国国标 “GB 2589-2008

5、 综合能耗计算通则” 规定： 应用基低(位)发热量等于 29307 （70004.1868） kJ 的燃料， 称为 1kgce。 将不同品种、不同含量的能源按各自不同的热值换算成每千克热值为 29307kJ 的标准煤时： 能源折标系数（kgce/kg）某种能源实际热值（kJ/kg）/29307（kJ/kg） 或者 能源折标系数（kgce/m 3）某种能源实际热值（kJ/ m3）/29307（kJ/kg） 2.2 在火力发电厂中，经常用到的“折标系数” ，简要列表如下： 能源名称 平均低位发热量 折标准煤系数 标煤 29308 kJ(7000 kcal)/kg 1 kgce/kg 原煤 2093

6、4 kJ(5000 kcal)/kg 0.7143 kgce/kg 柴油 42705 kJ(10200 kcal)/kg 1.4571 kgce/kg 热力 当量 29308 kJ(7000 kcal)/kg 0.0341204 tce/GJ 电力 当量 3600 kJ(860 kcal)/kWh 0.1229 kgce/kWh 等价 9730 kJ(2324 kcal)/kWh 0.3500 kgce/kWh 2.3 能量转换为标准煤量的计算 T=W*S T:节能量转换为标煤量 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 节能与环保 686 W: 统计期内节能措施节能量

7、（按照年度计算） S：能源折标准煤系数 3 关于节能技术改造后，节能量在火力发电厂的实际计算应用。 3.1 按照产品用能量单耗，计算火电厂汽封改造技术节能量： 采用新型汽封结构对汽轮机轴端汽封、隔板汽封进行改造，可以减小泄漏量、提高机组缸效率 以及消除转子低频振动，起到较好的节能降耗作用。其节能效果评定必须依据汽轮机热力性能验 收试验规程第 2 部分：方法 B-各种类型和容量的汽轮机宽准确度试验GB/T 8117.2-2008/IEC 60953-2:1990 规程，按照制造厂提供的比例关系进行轴封系统蒸汽流量的分配，并根据实测所得的 比例关系进行适当的调整，计算轴封改造后节能量。 试验工况主

8、要经济指标 100%工况 85%工 况 70%工 况 序 名称 单位 大修前 大修后 大修后 大修后 1 发电机有功功率 MW 201.1 200.7 170.46 140.22 2 计算主蒸汽流量 t/h 639.8 619.7 520.99 418.44 3 机组试验热耗率 kJ/kW.h 8995.2 8755.2 8799.99 8944.38 4 机组试验汽耗率 kg/kW.h 3.17 3.09 3.06 2.98 5 机 组 试 验 循 环 热 效 率 % 39.83 41.12 40.91 40.25 6 高压缸效率 % 81.68 82.87 81.86 81.23 7 中压

9、缸效率 % 90.36 91.57 90.93 90.44 8 机 组 修 正 后 热 耗 率 kJ/kW.h 8805.9 8373.18 8593.39 8645.74 9 修 正 后 循 环 热 效 率 % 40.88 42.99 41.89 41.64 从本次热力试验计算得出的主要经济指标可以看出：机组在 200MW 负荷下的试验热耗为 8755.23kJ/kW.h，修正后的热耗为 8373.18 kJ/kW.h，折算成供电煤耗为 13.77g/kW.h，其中汽机轴 封改造试验结果分析 1）门杆漏气至除氧器流量为 2.36t/h,设计 2.65t/h，低于设计值 10.9%；轴封漏气至

10、 5 号低加 流量为 6.1t/h，设计 5.29t/h,超出设计值 15.31%;轴封漏气至 8 号低加流量为 1.53t/h，设计 2.29t/h，低于设计值 33.2%。除氧器供轴封流量 2.3t/h，设计 1.1t/h，超出设计 109%。轴封改造 后轴封漏汽减少，使机组热耗降低约 97.2kJ/kW.h，折算成供电煤耗为 3.88g/kW.h。 2）轴封改造使高压缸效率比大修前提高了 1.2%，中压缸效率提高了 1.21%，热耗降低了 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 节能与环保 687 105.3kJ/kWh，折算成供电煤耗为 4.2g/kW.h。

11、结论：轴封改造后，使机组热耗降低约 202.5kJ/kW.h，折算成供电煤耗为 8.08g/kW.h。 节能量按照产品用能量单耗计算： axxfw)21(= 按照年度设计设备利用小时数 6000 小时，实现 12 亿千瓦时发电量计算，厂用电率 7%左右， 供电量 11.16 亿千瓦时计算 W=8.08*11.169=9017 吨标煤 3.2 按照节能率，计算主要辅机变频技术节能量： 3.2.1 变频技术工作原理 离心式风机和水泵的流量、扬程（风压） 、功率都与转速有关，其关系如下： Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2) 2 N1/N2=(n1/n2) 3Q_风机或水泵的风量（流量

12、, m3/h） H_风机或水泵的风压（扬程）, Pa n_风机或水泵的转速，r/min N_风机或水泵的轴功率，kW 加入调速装置后，当需要改变流量时，用设定的信号去改变风机或水泵的转速，从而达到流量 的改变，这时风机或水泵的轴功率也大幅度改变。例如，当流量要降低 1/2 时，则将转速降低 1/2， 那么功率就降到原值的（1/2）3=1/8，即节省了 7/8。这样就避免了用节流的方式来改变流量而引 起的节流损失。使原动机的输出功率随流量变化而变化，消除大马拉小车的缺点，节约能源。 根据风机和水泵自身的固有特点，调速运行是其节能的最有效途径。 变频调速技术的基本原理是异步电动机的转速 n=60f

13、(1-S)a,因此,在极对数 a 一定而转差率 S 又变化很小的情况下,转速 n 基本上与电源频率 f 成正比,即改变电源频率就可以改变转速。基于这 一原理,可用变频电源(变频器)实现转速调节 3.2.2 变频技术节能量测算 依据通风机现场试验 GB10178-1988、 电站锅炉风机现场试验规程 DL469-2004 等标准， 由资质试验单位分别在高、中、低三种负荷条件下，进行了风机、泵效率试验。根据实验结果，当 锅炉负荷越低时，变频调速改造后节电率越高。为保证计算结果与实际情况的吻合，本次计算中， 采用中负荷条件下的数据进行计算，计算公式如下： W=( Wh - Wq)/ Wq*W 全国火

14、电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 节能与环保 688 相关数据见下表 项目 1 号炉 一次风机 2 号炉 一次风机 3 号炉 一次风机 1 号炉引风机1 号炉送风机 3 号凝结泵 改造前测 试日期 2008 年 6 月 4 日 2008年3月27 日 2009年4月13 日 2009 年 5 月 14-16 日 2009 年 5 月 14-16 日 2009年4月15 日 改造前负 荷 160MW 140MW 120MW 150 MW 150 MW 106MW 改造前电 功率 809.6kW 827.5kW 631.0kW 495.88 kW 253.38 kW 21

15、8.9kW 改造前设 备效率 41.0% 39.8% 54.96% 58.90% 53.48% 76.8% 改造后测 试日期 2008 年 6 月 4 日 2008 年 6 月 4 日 2009 年 7 月 1 日 2009 年 5 月 14-16 日 2009 年 5 月 14-16 日 2009年7月13 日 改造后负 荷 142MW 145MW 120 MW 150 MW 150 MW 106MW 改造后电 功率 550.8kW 551.8kW 314.88 kW 288.79kW 155.54 kW 132.7kW 变频改造 后节电率 31.9% 33.3% 32.10% 41.76%

16、 38.70% 39.38% 通过上述试验确定在中负荷情况下，一次风机变频改造后平均节电率达到 32.4%，引风机变频 改造后节电率达到 41.76%，送风机变频改造后节电率达到 38.70%，凝结泵节电率达到 39.38%，节 能量如下表： 序号 设备名称 数量 统计日期 改造前 一年用电量 （万千瓦时） 节电率 (%) 节能量 （万千瓦时） 节约标煤 （吨） 1 #1 炉 一次风机 2 07 年 11 月- 08 年 10 月 901.0 32.4 291.9 1021.734 2 #2 炉 一次风机 2 07 年 05 月- 08 年 04 月 1279.3 32.4 414.5 145

17、0.726 3 #3 炉 一次风机 2 08 年 05 月- 09 年 04 月 1035.9 32.4 335.6 1174.711 4 #4 炉 一次风机 2 08 年 05 月- 09 年 04 月 905.6 32.4 293.4 1026.95 5 #1 炉送风机 2 08 年 05 月- 09 年 04 月 1155.2 38.70 447.1 1564.718 6 #1 炉引风机 2 08 年 05 月- 09 年 04 月 1206.3 41.76 503.8 1763.128 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 节能与环保 689 序号 设备名称

18、 数量 统计日期 改造前 一年用电量 （万千瓦时） 节电率 (%) 节能量 （万千瓦时） 节约标煤 （吨） 7 #2 炉引风机 2 08 年 05 月- 09 年 04 月 1154.2 41.76 482.0 1686.979 8 #1-4 机凝结泵 8 08 年 05 月- 09 年 04 月 584.4 39.38 230.1 805.4785 9 合计 22 07 年 11 月- 09 年 4 月 8221.9 36.4 2998.4 10494.42 3.3 按照有功功率减少量，计算火电厂循环泵双速改造技术节能量： 随着异步电动机变极调速技术的进一步发展，配以改变电机极对数的变极调速

19、电机是最理想的 循环泵调节方式。循环泵电机双速改造就是改变鼠笼式电动机定子绕组的接线方式来改变电动机定 子极对数达到调速目的。鼠笼式电动机转子的极对数能自动地随着定子极对数的改变而改变，使定、 转子磁场的极对数总是相等而产生平均电磁转矩，从而改变了异步电动机的转速。循环泵配用双速 电机驱动，可增加循环水量的灵活性，满足不同季节的供水需要，避免运行泵工作点的严重偏移， 提高泵的运行效率。通过实验测试数据。 序 循环泵 改造前 改造后 1 流量 t/h 16179 14522 2 扬程 m 17 15 3 耗电量 kw 1256 920 循环泵改造后节能效果涉及流量变化对机组运行经济性的影响和泵本

20、身耗功的变化两部分。水 量对于机组经济性的影响体现在通过对机组的真空影响进而引起机组负荷的变化。但随着汽机排汽 绝对压力降低到接近 6 kpa 后，真空变化对负荷的影响迅速变小，接近 4.3 kpa 时真空再继续提高 就不会产生正效益。计算采用计算公式进行计算： W=(Pq-Ph)*h 循环泵采用双速运行时间，在新疆地区基本在冬季供热期间，运行小时数为全年 8000 小时的一 半，约为 4000 小时，既节能量计算为： W=(Pq-Ph)*h=（1256-920）*4000=134.4万千瓦时 节约标煤按照 350 克/千瓦时等价当量折标计算： T=134.4*350=470.4吨标煤 通过上

21、述计算一台循环泵改造后，节能效果约为年节约标煤 470 吨左右。 3.4 按照统计期设备消耗量，计算火电厂电除尘控制系统节能量用： 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 节能与环保 690 电除尘控制节能改造是为了解决传统电除尘控制系统“大能耗、低效能”的问题，采用脉冲节 能供电技术。该供电方式充分利用整流变的电感特性和本体电场的电容特性，通过在一定范围内合 理控制输出脉冲的幅度、周期等参数，输出合适的供电波形，提高了电除尘器运行过程中的电能利 用效率，能够大幅度减少电除尘器运行过程中无效和反效电能的消耗，能够在提高或保证除尘效率 的基础上，实现电除尘器的节能运行，

22、降低电除尘器的运行电耗。本系统受负荷率及其他参数影响 较小，系统运行较为稳定，通过统计一年期的用电量统计，按照统计期设备消耗电量计算公式进行 计算 W=W1-W2，计算内容如下表： 设备名称 统计日期 改造前 用电量 （万千瓦 时） 统计日期 改造后 用电量 （万千瓦 时） 节能量 （万千瓦 时） 节约标煤 （吨） 节电率 （%） #1 电除尘 06 年 09 月 -07 年 8 月 363.0348 07 年 09 月 -08 年 8 月 107.1828 255.8520 895.482 70.48 #2 电除尘 07 年 05 月 -08 年 04 月 474.4620 08 年 06

23、月 -09年05月 114.6312 359.8308 1259.408 75.84 #3 电除尘 07 年 10 月 -08 年 09 月 563.5260 08 年 10 月 -09年09月 121.3380 442.1880 1547.658 78.47 #4 电除尘 07 年 09 月 -08 年 08 月 526.8492 08 年 09 月 -09年08月 123.8220 403.0272 1410.595 76.50 合计 / 1927.872 / 466.974 1460.898 5113.143 75.78 4 结束语 4.1 “十一五”期间国家倡导了节能降耗工作，但相应的

24、设备节能量测算，仅依据 GBT 13234 1991企业节能量计算方法进行计算，对实际电力企业的实际节能量测算存在细节指导不足，对 于节能设备改造过程中如何进行量化并统一到一个标准未进行规划。 4.2 通过电力企业电除尘控制系统改造、辅机变频改造、循环泵双速改造、汽封改造等计算，给发 电用能企业计算设备改造后节能量提供借鉴作用，强化设备节能改造后的后评估工作。强化节能管 理的量化工作。 参考文献： 1 电力工业技术监督标准汇编 2 李青等火力发电厂生产指标管理手册 ，中国电力出版社，2008-1 3 雷铭编节约用电手册 ，中国电力出版社，2005-9 作者简介： 吴涛，男，1969 年出生。生技部节能专责工程师。 联系电话：0991-5955156 通讯地址：新疆华电红雁池发电有限责任公司 邮政编码：830047