火电机组引风机变频调速与小汽机调速经济分析

李兆丰

摘 要：文中论述火力发电厂引风机节能的一般措施，并结合工程实际，对变频调速与小汽机调速进行经济比较。通过经济分析，两种调速方式的经济性优势会随外部边界条件变化而变化。建议同类工程在选择节能方案时，需要综合考虑电厂后期的外部边界条件，并进行评估。

关键词：引风机；变频调速；小汽机调速；火力发电厂

引言：在火力发电厂中，引风机是主要的耗电设备，容量大、耗电多，一般占厂用电率的1%～2%。该设备长期连续运行且常常处于变负荷运行状态，其节能潜力巨大。发电厂辅机电动机的经济运行，直接关系到厂用电率的高低，降低厂用电率，降低发电成本提高电价竞争力，已成为各发电厂努力追求的经济目标。

一、引风机节能措施比较

现代火力发电厂朝大型化发展，致使引风机基本选择轴流风机。动叶可调轴流风机临界转速较低，叶片窄而长，其固有频率偏低而且需要避开的频率密集，对速度调节相当敏感，如采用调速方式时，一般风机叶片也是定角度运行，一般不推荐采用调速方式。与动调风机比较，静叶可调轴流风机临界转速高，叶片采用宽而短的等强度叶片，其固有频率十倍于设计转速甚至更高，对速度调节的适应性好。在考虑风机变转速调节时，引风机推荐采用静叶可调轴流风机。液耦调速在轴流风机中不适用，因此，变转速调节一般只考虑变频调速和小汽机调速。

（一）两种调速方式节电量分析。以一台600MW机组为例，该机组引风机与脱硫增压风机合并，在电机驱动模式下单台引风机电机最大功率达到6400 kW。引风机采用变频调节后，其运行数据见表1。

该电厂如果机组年运行小时7500h，年利用小时5500h。按国家节能中心节能评审评价指标通告2号文，年运行小时分配见表2。

经过变频调节之后，单台引风机每年消耗的电量为：2648×2500+1506×2000+750×3000=1188.2×104 kW·h，一台机组引风机每年消耗的电量为：2376.4×104 kW·h。

如果采用汽轮机替代电机（带变频） 驱动引风机，单台引风机每年可节电1188.2×104 kW·h，一台机组引风机每年可节电2376.4×104 kW·h。

（二）两种调速方式的初投资。两种调速方式的初投资比较，风机均为静叶可调轴流风机，比较中不考虑风机投资差异。

（三）两种调速方式的技术经济比较。若以供电标煤耗281.1 g/kW·h（变频方式）、281.7 g/kW·h（汽动方式）及标煤价950 t / 元、上网电价0.44 元/ kW·h为计算基础。

汽动引风机每年发电成本：281.7×600000×5500×（1-3.61%）10-6×950=85125万元（汽动方式厂用电率3.61%）。

变频方式每年发电成本：281.1×600000×5500×（1-4.33%）10-6×950=84312万元（变频方式厂用电率4.33%）。

以变频方式为基准，汽动引风机每年发电成本增加：85125-84312=813万元。汽动引风机较之变频调速，每年节电可多创造的利润：2376.4×104×0.44=1045.6万元。

汽动引风机每年可多创造利润232万元，运行当年，即可把两者之间初投资的差额拉平。初投资中的变频装置是按进口产品的价格估列，若考虑国产产品，费用会降低一半，则需运行4.5年，才能把两者之间的初投资差额拉平。

上述经济性计算是以文中的输入数据为基础进行的，相关数据的变动会对经济性计算结果的具体数据产生影响，如年利用小时数、煤价、电价等。机组的年利用小时数是由网调根据所处电网而进行调配的，是确定的数值，并不会因为引风机驱动方式不同而改变，年利用小时数降低，汽动引风机节电量降低，即节电所创造利润降低。煤价升高，当标煤价由950元/t 升至1200元/t；或电价降低，电价由0.44元/ kW·h 降到0.342元/ kW·h 时，汽动引风机每年发电增加的成本与节电创造的利润相等，则汽动引风机方案将不具有经济性优势。

结论：综上所述，引风机的两种调速方式———变频方式与汽动方式在技术上都是可行的，采用何种方式，需要综合考虑电厂后期的外部边界条件进行评估，如年利用小时数、煤价、上网电价等。