Biến tần áp suất cao trong nhà máy nhiệt điện: Tăng cường hiệu quả và giảm phát thải

Năng lượng nhiệt điện vẫn giữ vai trò quan trọng trong cơ cấu năng lượng toàn cầu, tuy nhiên, các hệ thống truyền thống đang đối mặt với thách thức về tiêu thụ năng lượng cao và khí thải, đòi hỏi sự đổi mới để hoạt động xanh hơn. Biến tần điện áp cao, bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ, cung cấp giải pháp hiệu quả cho việc tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải trong nhà máy điện.

1 Tổng quan về biến tần điện áp cao

Biến tần điện áp cao điều khiển động cơ và biến thế điện áp cao bằng cách điều chỉnh tần số, giúp tiết kiệm năng lượng, cải thiện hiệu suất và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Hệ thống bao gồm biến tần, cầu chì, công tắc ngắt, và transistor hoạt động đồng bộ để đảm bảo hiệu suất ổn định. Biến tần, như là lõi, điều chỉnh động thái điện áp và tần số để phù hợp với yêu cầu tải, tối ưu hóa hoạt động. Điều này giảm tiêu thụ năng lượng và hạn chế hỏng hóc do khởi động thường xuyên hoặc quá tải, kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Cầu chì bảo vệ chống quá tải và ngắn mạch; công tắc ngắt đảm bảo an toàn khi bảo trì. Transistor cho phép kiểm soát dòng điện chính xác, nâng cao độ chính xác hoạt động. Các thành phần đáng tin cậy này hỗ trợ việc sử dụng rộng rãi biến tần điện áp cao trong các ngành điện, dầu, hóa chất, và luyện kim để vận hành quạt, bơm, và nén hiệu quả.

2 Giá trị ứng dụng trong phát điện nhiệt điện
2.1 Cải thiện hiệu suất nồi hơi

Nồi hơi, trung tâm của quá trình chuyển đổi năng lượng, có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và phát thải của nhà máy. Biến tần điện áp cao cải thiện hiệu suất nồi hơi bằng cách cho phép điều khiển tốc độ không giai đoạn của bơm nước cấp, quạt gió ép và quạt hút. Điều này cho phép điều chỉnh động theo tải và nhu cầu đốt cháy, duy trì lưu lượng nước, không khí, và khí thải tối ưu. Kiểm soát chính xác giảm lãng phí năng lượng từ cung cấp dư thừa và ngăn chặn đốt cháy không hoàn toàn do thiếu không khí, tăng hiệu suất nhiệt và ổn định. Nó cũng giảm mài mòn cơ học và rung động, kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm chi phí bảo trì.

2.2 Giảm tổn thất nhiệt của tua bin

Tua bin hơi nước rất quan trọng cho việc chuyển đổi năng lượng, nhưng tổn thất nhiệt làm giảm hiệu suất và tăng chi phí. Biến tần điện áp cao giảm thiểu điều này bằng cách quản lý chính xác lưu lượng hơi và điều chỉnh tốc độ. Không giống như kiểm soát van cố định, biến tần điều chỉnh lưu lượng hơi theo thời gian thực để phù hợp với yêu cầu tải, giữ tua bin ở vùng hiệu suất cao nhất. Chúng cũng làm mượt chuyển đổi tốc độ trong quá trình khởi động, tắt máy, và thay đổi tải, giảm lãng phí năng lượng và căng thẳng cơ học, do đó cải thiện độ tin cậy và hiệu suất kinh tế.

2.3 Giảm tiêu thụ năng lượng của nhà máy

Thiết bị phụ trợ như bơm và quạt tiêu thụ nhiều năng lượng của nhà máy, ảnh hưởng đến sản lượng ròng và kinh tế. Biến tần điện áp cao giảm điều này bằng cách cho phép điều khiển tốc độ động cơ không giai đoạn, điều chỉnh công suất theo nhu cầu tải thực tế. Điều này tránh vấn đề "động cơ quá cỡ", cắt giảm tiêu thụ năng lượng. Ví dụ, biến tần trên bơm làm mát và quạt điều chỉnh lưu lượng theo yêu cầu, giảm thiểu lãng phí. Chúng cũng tăng hiệu suất thiết bị phụ trợ, giảm mài mòn do dao động, kéo dài tuổi thọ, và giảm chi phí bảo trì và thời gian ngừng hoạt động.

3 Ứng dụng cụ thể trong phát điện nhiệt
3.1 Trong hệ thống nồi hơi

Ngoài việc điều khiển tốc độ cơ bản, biến tần điện áp cao hỗ trợ tối ưu hóa nồi hơi tiên tiến. Khi tích hợp với cảm biến và phân tích dữ liệu, chúng cho phép kiểm soát đốt cháy thông minh bằng cách theo dõi nhiệt độ ngọn lửa, khí thải, và mức oxy, điều chỉnh nhiên liệu và không khí để đạt hiệu suất cao nhất và phát thải NOx và SOx thấp.

Chúng cũng cải thiện khả năng theo tải. Sử dụng thuật toán dự đoán, biến tần điều chỉnh đầu ra nồi hơi trước khi có nhu cầu lưới, tăng cường tính linh hoạt và giảm tổn thất do dao động tải. Tích hợp sâu với DCS và SIS cho phép kiểm soát phối hợp với tua bin và máy phát, tối ưu hóa hiệu suất tổng thể và phản ứng thông qua chia sẻ dữ liệu và lịch trình thống nhất, hỗ trợ chuyển đổi thông minh và hiệu quả của nhà máy.

3.2 Trong hệ thống bơm ngưng tụ

Bơm ngưng tụ truyền thống chạy ở tốc độ cố định, lãng phí năng lượng. Biến tần điện áp cao giải quyết điều này bằng cách cho phép kiểm soát tốc độ chính xác dựa trên lưu lượng ngưng tụ (Hình 1). Bơm chạy chậm lại ở tải thấp để tiết kiệm năng lượng và tăng tốc ở tải cao để duy trì cung cấp, đảm bảo ổn định.

Hệ thống theo dõi nhiệt độ động cơ, dòng điện, và điện áp theo thời gian thực, sử dụng bảo vệ tích hợp để ngăn quá tải và lỗi, kéo dài tuổi thọ thiết bị. Tích hợp với kiểm soát nồi hơi và tua bin tối ưu hóa chu kỳ hơi-nước, tối đa hóa hiệu suất. Giám sát từ xa và chẩn đoán lỗi cho phép phát hiện sớm vấn đề, ngăn ngừa sự cố ngoài kế hoạch. Phân tích dữ liệu tiếp tục tối ưu hóa hoạt động, khám phá thêm tiết kiệm năng lượng và cải thiện hiệu suất kinh tế.

3.3 Ứng dụng của biến tần điện áp cao trong hệ thống loại bỏ bụi

Ứng dụng của biến tần điện áp cao trong hệ thống loại bỏ bụi mang lại giải pháp mới để cải thiện hiệu suất môi trường và tiết kiệm năng lượng trong nhà máy nhiệt điện. Với kiểm soát tốc độ linh hoạt, phối hợp thông minh, và lợi ích môi trường đáng kể, biến tần điện áp cao đang trở thành lựa chọn chính để nâng cấp và tối ưu hóa hệ thống loại bỏ bụi.

Cụ thể, quy trình kiểm soát biến tần điện áp cao trong hệ thống loại bỏ bụi của nhà máy điện bao gồm các bước chính như đặt vị trí vòi phun, tính toán sai lệch, kiểm soát PLC, điều chỉnh tốc độ tần số biến đổi, và tối ưu hóa phản hồi, như được hiển thị trong Hình 2. Vị trí vòi phun oxy là yếu tố quan trọng đối với hiệu suất loại bỏ bụi. Phương pháp truyền thống sử dụng cài đặt cố định, không thể điều chỉnh theo thời gian thực dựa trên thành phần khí thải và hiệu suất loại bỏ bụi. Ngược lại, biến tần điện áp cao tích hợp cảm biến chính xác để theo dõi nồng độ bụi và hàm lượng oxy trong khí thải theo thời gian thực, tính toán động vị trí vòi phun tối ưu bằng thuật toán đã đặt sẵn. Trong quá trình này, biến tần không chỉ điều khiển tốc độ động cơ mà còn tham gia vào vòng phản hồi đóng để điều chỉnh vị trí, đảm bảo phản hồi chính xác và nhanh chóng cho lệnh định vị.

Điều khiển logic lập trình (PLC), như đơn vị kiểm soát lõi, phối hợp hoạt động của tất cả các thành phần hệ thống. Sự tích hợp chặt chẽ giữa biến tần điện áp cao và PLC cho phép kiểm soát chi tiết từng phần của hệ thống loại bỏ bụi. Bằng cách nhận tín hiệu kiểm soát từ PLC, biến tần điều chỉnh chính xác tốc độ quạt loại bỏ bụi để phù hợp với lưu lượng khí thải hiện tại và nồng độ bụi. Chiến lược kiểm soát tốc độ dựa trên dữ liệu theo thời gian này cải thiện hiệu suất loại bỏ bụi trong khi tránh lãng phí năng lượng và mài mòn thiết bị do thổi quá mức.

Ứng dụng của biến tần điện áp cao vượt xa kiểm soát tốc độ đơn giản, cho phép tối ưu hóa liên tục chiến lược kiểm soát thông qua cơ chế phản hồi. Bằng cách theo dõi các chỉ số chính như nồng độ phát thải bụi và độ trong suốt khí thải theo thời gian thực, biến tần tự động điều chỉnh tham số kiểm soát dựa trên dữ liệu phản hồi, đạt được điều chỉnh thích ứng. Việc tối ưu hóa liên tục này cải thiện đáng kể độ ổn định và độ tin cậy của hệ thống trong khi giảm chi phí hoạt động và bảo trì.

4 Kết luận

Tóm lại, việc ứng dụng rộng rãi biến tần điện áp cao trong phát điện nhiệt điện—bao gồm quản lý nồi hơi thông minh, kiểm soát bơm ngưng tụ hiệu quả, và loại bỏ bụi tối ưu về môi trường—cho thấy tiềm năng và giá trị đáng kể của chúng. Qua kiểm soát tốc độ chính xác, tối ưu hóa hệ thống thông minh, và kiểm soát phản hồi theo thời gian thực, biến tần điện áp cao không chỉ cải thiện đáng kể hiệu suất năng lượng và hiệu suất môi trường mà còn tăng cường tính linh hoạt và ổn định của hệ thống, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật vững chắc cho hoạt động liên tục, hiệu quả, và an toàn của nhà máy điện.