锅炉房节电技术问题探讨

锅炉房节电技术问题探讨

张健

阜新市热力总公司辽宁阜新123000

摘要：锅炉房是能量转换的关键场所，既是产能中心，也是耗能大户，其用电设备多，且设备容量较大，因此锅炉房节电潜力巨大，积极推进锅炉房节电降耗已成为当今社会发展的大趋势，也是节约能源资源的重要措施，还因锅炉房供暖在供热领域的主流地位，使其节能降耗势在必行。

关键词：锅炉房节电；照明节电；变频调速；无功补偿；不平衡度；谐波危害

前言

在我国北方地区冬季城市集中供暖成为城市现代化的必然趋势，在供暖领域，锅炉房供暖所占比例很大，约占84%，热力供暖约占12%，其他供暖约占4%。在今后相当长时间，锅炉房供暖的主流地位无法取代，锅炉房是能量转换的关键场所，锅炉燃烧转换的热能通过蒸汽或者热水输送给热用户，在此过程中，锅炉房既是产能中心，也是耗能大户。随着现代工业的快速发展，锅炉房节能降耗已成为社会发展的大趋势，是节约能源资源的重要措施，积极推进锅炉房节能，有利于减轻大气污染，有利于缓解地球资源过度消耗，有利于改善人民生产和生活环境，有利于保证国民经济可持续性发展。仅以用电而言，锅炉房用电设备多，且设备容量大，且供暖期连续运行，因此锅炉房节电潜力极大。

1.锅炉房照明节电应用

1.1照明灯具布置

一般工业锅炉房屋顶较高，单层均在6米以上，按常规照明设计采用屋顶照明，需使用大功率照明灯具才能满足生产照度要求，而锅炉房一般对上部空间照度要求不高，仅锅炉水位计，压力表和温度计等仪表局部要求用安全灯照明，因此可适当降低照明灯具安装高度，利用锅炉房四周墙壁合理布置灯具，经计算在满足相同照度要求下，可以大大降低照明灯具所需功率。

1.2照明灯具选择

回顾灯具的发展史，1810年电弧灯面世，1879年白炽灯诞生，1906年高压汞灯面世，1907年高频无极灯诞生，1961年金属卤化物灯面世，20世纪70年代节能灯的出现，20世纪80年代高亮度LED诞生，2007年掀起淘汰白炽灯浪潮，LED进入快车道。LED照明的优势在于能耗小省电，用电仅为节能灯的30%，白炽灯的10%，；光效率高，亮度是同等瓦数普通节能灯的3倍，是普通灯泡灯的9倍；寿命长，一般在45000小时以上，维护费用极低，且工作稳定；启动无延时，通电即达正常亮度，无须等待。LED是21世纪最具发展前景的高技术领域，必将成为照明灯具的主流，因此锅炉房选用LED照明灯具，能够最大限度节约电能，降低维修维护费用，提高企业经济效益。

2.锅炉房电动机设备节电应用

2.1节电分析

锅炉房主要由上煤系统、除渣系统、风机系统、水循环系统等构成，都配套大容量电动机，电动机耗电量占锅炉房总耗电量的90以上，因此电动机设备是否节能，直接影响生产成本。以鼓风机、引风机和循环水泵为例，在设计选型时往往要增加安全系数，即在计算以后乘以1.1的系数，如果在设备样本中没有匹配的型号，又会选择大一号的设备，这样势必造成电能浪费，还有供热负荷总在随室外气温的变化而变化，供热初期和末期供热负荷较小。据统计在一个采暖期，严寒天气满负荷运行的天数占总运行时间不到20%，为适应供热负荷的变化，通常调节手段多是在电机全速运行工况下调节，使得能量以阀门、风门和挡板的节流损失消耗掉了，这样就造成了大量电能的浪费，因此必须找到一种新的节能调节方式来取代传统的调节手段。

2.2电机变频调速的应用

随着变频器产品的日趋完善和成熟，电机变频调速技术在各行各业得到了广泛的应用，特别在供水、供热行业，电机变频调速方式已经逐渐取代定速调节方式。变频调速通过改变电动机转速来调节风机或水泵流量，以适应负荷的波动，操作人员不必再用调节阀门、风门和挡板开度来控制流量，因而减少了节流损失，势必节省大量电能。变频调速节能原理从电动机的基本原理分析可知，由于余弦函数的周期性特点及变化规律，可推出三相异步电动机速度表达式为：

n=(1-s)n0=60f(1-s)/p(1)

n0三相异步电动机定子磁场转速；P三相异步电动机的极对数；f电源频率；s三相异步电动机转差率；n三相异步电动机转子转速

根据流体力学和水泵风机工作特性，我们知道设备转速与其流量、扬程、功率有下列关系：

Q1/Q2=n1/n2(2)

H1/H2=(n1/n2)2(3)

P1/P2=(n1/n2)3(4)

n1与n2为三相异步电动机转速；H1与H2为水泵或风机扬程；P1与P2为三相异步电动机功率。

由公式（4）可知三相交流异步电动机功率与转速的三次方成正比，同时电动机转速与供电电源频率近似线性关系，可推出电动机变频调速节电近似公式：

W=P×t×〔1-(f/50)3〕×m(5)

W为节电量（KW•h）；P为电动机功率（KW）；t为每天工作时间（h）；f为电动机实际工作频率（Hz）；m为电动机工作天数（T）。

由此上述公式可以看出，采用变频调速方式后，电动机节能效果显著，节约了大量电能，降低了设备机械磨损，同时变频调速还有以下优点：调速时平滑性好，效率高；调速范围较大，精度高；起动电流低，对系统及电网无冲击；易于实现过程自动化，调试与维修简便。

3.锅炉房配电室的设置

3.1配电室选址

由于锅炉房用电设备多，宜设配电室，配电室设置在锅炉房内，应处于用电负荷中心，可使低压配电线路最短，从而减少能耗和电压损失，并节约有色金属。

3.2功率因数与无功补偿

供电部门一般要求用户的月平均功率因数达到0.9以上，当用户的自然总平均功率因数较低，单靠提高用电设备的自然功率因数达不到要求时，应装设必要的无功功率补偿设备。一般工厂企业消耗的无功功率中异步电动机占70%，变压器占20%，线路占10%，所以设计中应正确选择电动机和变压器的容量，减少线路感抗，从而提高用电设备的自然功率因数，无功补偿容量可按下式计算：

QC=PC(tgφ1-tgφ2)（6）

PC计算有功功率；QC计算无功功率（无功补偿量）；tgφ1补偿前计算负荷功率因数角的正切值；tgφ2补偿后功率因数角的正切值

3.3降低配电系统不平衡度

不平衡度表示三相电力系统运行中三相不平衡的程度，不平衡负荷会引起旋转电动机的附加发热和振动，危及其安全运行和正常出力，引起电网损耗增加。为降低三相低压配电系统的不平衡度，设计低压配电系统常用的措施有：单相用电设备接入三相系统时应尽量使三相负荷平衡；将不对称负荷接到更高的电压等级电网供电；采用平衡装置等。

3.4减小谐波危害

交流电网中，由于许多非线性电气设备的投入运行，其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波，而是不同程度的非正弦波。旋转电动机定子中的正序和负序谐波电流，分别形成正向和反向旋转磁场，使电动机产生固定数的振动力矩和转速的周期变化。从而使电动机效率降低，发热增加。减小谐波影响的技术措施有：加装交流滤波装置；加装串联电抗器；加装静止或动态无功补偿装置等。

4.总结

锅炉房作为集中供热系统中的重要环节，必须重视设计、施工、运行的每一个细节，从思想上和实际行动中体现节能降耗，提高生产效率，只有这样才能取得更大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]编写组.锅炉房实用设计手册.机械工业出版社.2003年

[2]编写组.照明设计手册.中国电力出版社.2006年

[3]姚福来.变频器及节能控制实用技术.电子工业出版社.2011年

[4]刘介才等.工厂供用电实用手册.中国电力出版社.2001年

[5]编写组.工业与民用配电设计手册.中国电力出版社.2005年