重点推广技术节能报告第五批 2.docx
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重点推广技术节能报告第五批2
重点推广技术节能报告
（第五批电力行业）
可控自动调容调压配电变压器技术
一、技术名称：
可控自动调容调压配电变压器技术
二、适用范围：
电力行业10kV配电台区
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状
变压器是电力工业的主要设备之一，它在输送电能的同时也消耗电能。
尽管变压器的效率已高达96.0%～99.7%，但由于使用量大，应用范围广，而且目前我国仍有相当数量的高耗能变压器在电网中运行，消耗的电能十分惊人。
在电网损耗中，变压器损耗占60%以上。
而所有变压器的自身损耗约占全国发电量的4%以上，其中配电变压器损耗占变压器总损耗的30%左右。
因此，降低变压器能耗已日益成为电力系统节能工作的重点之一。
由于季节性、人员的流动性，以及居民用户昼夜时段性差异，我国配电网电网负荷波动较大，配电变压器容量和用电需求不匹配，一般企业专用变压器70%以上时间空载或轻载运行，居民用公用变压器80%以上时间空载和轻载运行，造成配变损耗较高。
四、技术内容
1.技术原理
综合监测控制器通过参数监测，主动发出相关指令，控制组合式调压调容开关改变变压器线圈各抽头的接法和负荷开关状态，实现10kV配电变压器的自动调容调压和远程停送电功能，具有集成保护、36级精细无功补偿、有功三相不平衡调节和防盗计量等功能。
2.关键技术
（1）将永磁技术应用至调压开关、调容开关和负控开关，并进行扁平化一体式设计，研究出组合式永磁机构调压调容开关；
（2）自动调容调压控制策略的研究；
（3）研究36级级差2kvar的补偿单元，实现分相分级无功补偿和三相有功不平衡调节。
3.工艺流程
自动调容调压组合式变压器的原理及内部结构示意见图1、图2。
五、主要技术指标
1．与S11型变压器相比，运行总损耗降低48%；
2．与S9型变压器相比，运行总损耗降低53%；
3．36级精细补偿年补偿节约电量10000kWh。
六、技术应用情况
该技术2012年3月通过河南省科技厅组织的科技成果鉴定，并获得多项国家专利。
已在河南、黑龙江等省市的配电网系统进行了推广应用。
七、典型用户及投资效益
典型用户：
河南开封供电公司配网智能化系统工程、黑龙江绥化市农电局配网智能化系统工程
典型案例1
建设规模：
10kV配网线路35条，昼夜负荷变化较大的10kV变电台区。
主要技改内容：
10kV配网新建及改造智能化配电台区215台，主要设备为可控自动调容调压配电变压器。
节能技改投资额1397万元，建设期2年。
年节能1800tce，年节能经济效益为270万元，投资回收期6年。
典型案例2
建设规模：
10kV配网线路31条，昼夜负荷变化较大的10kV变电台区。
主要技改内容：
10kV配网新建及改造智能化配电台区195台，主要设备为可控自动调容调压配电变压器。
节能技改投资额1267万元，建设期2年。
年节能1640tce，年节能经济效益246万元，投资回收期6年。
八、推广前景和节能潜力
在我国，变压器的总损耗约占系统总发电量的10%左右，如果损耗每降低1%，每年可节约上百亿度电，因此降低变压器损耗是势在必行的节能措施。
通过该技术的推广应用，不仅可以解决配电网用户中普遍存在的电压不稳定问题，以及农村配电台区功率因数低、空载损耗大和配变三相负荷不平衡等问题，还可以进行智能可控操作，保证配电网台区的经济可靠运行，自动化控制和全面用电监控管理。
预计到2015年，该技术在全国配电台区的推广比例可达5%，形成的年节能能力约67万tce。
全光纤电流/电压互感器技术
一、技术名称：
全光纤电流/电压互感器技术
二、适用范围：
电力行业智能电网、数字化变电站建设
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状
智能电网是国家“十二五”规划重点培育的七大战略性新兴产业之一，而电流互感器和电压互感器是智能电网的基础核心设备之一。
目前，我国互感器的需求量以每年12%的速度增长。
传统的电磁式电流互感器不仅需要消耗大量的铜、铝等有色金属材料，而且运行过程中能耗量巨大。
与传统互感器相比，全光纤电流互感器技术不需要消耗大量的铜、铝等有色金属，也不会对大气、水等造成污染，是节能环保的高科技产品，将成为未来传统互感器的替代产品。
四、技术内容
1.技术原理
光纤电流互感器利用磁光法拉第效应，通电后，在通电导体周围的磁场作用下，两束光波的传播速度发生相对变化，即出现相位差，最终表现为探测器处叠加的光强发生变化。
通过测量光强的大小，即可测出对应的电流大小；光纤电压互感器利用泡克尔斯效应，当光波通过晶体时，在两个轴上光波之间的相位差会随着电压或电场改变，通过监测光强的变化即可测出对应电压的大小。
2.关键技术
（1）相位置零与调制波复位双闭环控制（负反馈）技术；
（2）全光纤电流互感器误差及抑制技术；
（3）共光路、差动信号解调技术。
3.工艺流程
全光纤电流互感器应用于电气系统，需要与电气设备一体化集成，并满足电气设备复杂环境条件要求，同时需解决一系列系统级关键工艺技术问题。
主要关键工艺技术如下：
（1）光纤测量装置气密工艺；
（2）光纤复合绝缘子真空浇注常温固化工艺；
（3）特种光纤光路制造工艺。
具体见图1、图2、图3、图4、图5。
五、主要技术指标
1．光纤电流测量装置主要技术指标
（1）工作电压等级：
10kV～1000kV；
（2）测量范围：
＞170kA；
（3）准确级：
IEC0.2S；
（4）暂态性能：
63kA，5TPE；
（5）工作温度范围：
-40℃～+65℃。
2．光学电压测量装置主要技术指标
（1）工作电压等级：
10kV～500kV；
（2）准确级：
IEC0.2；9
（3）保护准确级：
3P；
（4）工作温度范围：
-40℃～+65℃。
六、技术应用情况
该技术已获得8项国家专利。
2009年6月，该技术通过江苏省信息产业厅组织的“NAE-GL系列全光纤电子式电流互感器”科技成果鉴定；2011年12月通过了中国航天科技集团公司组织的技术成果鉴定；2012年4月“电气系统电学参量宽频域光纤精密测量及技术应用”通过了中国机械联合会组织的技术鉴定，其综合技术水平居国内领先、国际先进。
2008年4月，该技术首次在安徽淮北大唐电厂成功应用，截止到目前，产品最长运行时间达4年，该技术已覆盖10kV至750kV电压等级，共计49个工程项目，数量超过1650相，并实现产品向发达国家出口。
在高压电力领域，光纤电流互感器已应用于48个智能变电站，光纤电压测量装置应用于6个智能变电站工程项目，其中包含多个国家电网重大示范工程。
七、典型用户及投资效益
典型用户：
国电南瑞科技股份有限公司、延安750kV智能变电站、何桥110kV智能变电站。
典型案例1
建设规模：
1×2100MVA延安750kV智能变电站。
主要技改内容：
高压设备智能化，主要设备为全光纤电流/电压互感器。
节能技改投资额200万元，建设期1年。
每年可节能1000tce，年节能经济效益为68万元，投资回收期3年。
典型案例2
建设规模：
2×50MVA何桥110kV智能变电站。
主要技改内容：
智能一次设备，主要设备包括全光纤电流/电压互感器。
节能技改投资额1200万元，建设期约1.5年。
每年可节能459tce，年节能经济效益240万元，投资回收期5年。
八、推广前景和节能潜力
光纤电流/电压互感器主要应用在110（66）kV及以上电压等级的智能化变电站领域。
根据国家电网公司《国家电网公司“十二五”智能化规划》，“十二五”期间，国家电网公司将新建110（66）kV及以上电压等级智能变电站5100座、变电站智能化改造约1000座。
预计到2015年，国家电网公司经营区域110（66）kV及以上电压等级智能变电站将占变电站总座数的30%左右。
该技术的推广率可达50%，形成的年节能能力约100万tce。
自然通风逆流湿式冷却塔风水匹配强化换热技术
一、技术名称：
自然通风逆流湿式冷却塔风水匹配强化换热技术
二、适用范围：
电力行业（火电、核电）、冶金、石化等行业大型自然通风逆流湿式冷却塔强化换热改造
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状
自然通风逆流湿式冷却塔是火电厂冷端系统最重要的辅助设备，循环水温度对发电机组的发电煤耗有较大影响，以300MW机组为例：
循环水温每升高1℃将使机组煤耗增加0.798g/kWh。
目前在运冷却塔的配水方式设计均采用一维、均风的方式，其设计参数与实际运行参数相差较大。
根据目前国内冷却塔的情况估计，循环水的温度仍有不低于2℃的下降空间，节能潜力巨大。
四、技术内容
1.技术原理
根据冷却塔换热能力决定于塔内进风与配水的“风水匹配”程度的原则，结合现场实测，采用CFD（计算流体动力学）技术对冷却塔进风在塔内的分布（速度场、温度场及含湿量场等）进行全三维精确计算，根据进风的分布通过重新设计配水系统使塔内各处的布水与进风做到尽可能匹配。
一方面，可以充分利用进塔空气的换热能力；另一方面，因出塔空气的温度升高产生塔内湿空气与塔外空气的密度差（冷却塔的抽吸动力）增大，使进塔空气量增加；最后，由于进塔空气流速增加，增强了其对快速蒸发导致的空气过饱和形成的小液滴的携带能力，进而又增强了进塔空气的换热能力。
基于上述三种途径，最终达到强化换热的效果。
2.关键技术
（1）冷却塔内空气各参数精确分布的冷却塔全三维CFD高网格建模计算技术；
（2）基于“风水匹配”原则的冷却塔入塔水量分区不等量配水技术；
（3）基于“风水匹配”原则的冷却塔填料分区不等高布置技术。
3.工艺流程
在采用冷却塔全三维CFD高网格建模计算技术弄清塔内进风各参数场分布的前提下，重新设计布水系统，使其与进风相匹配，再根据布水情况重新设计调整填料的布置厚度，使其适应蒸发换热的要求。
具体实施效果见图1。
五、主要技术指标
1．换热效率与设计值相比提升不小于20%；
2．降低冷却塔出水温度不低于1.5℃。
六、技术应用情况
该技术通过中国华电集团公司科技项目鉴定并获得中国华电集团公司科技进步二等奖。
该技术已先后在华电、国电集团公司内多家电厂成功运用，8座300MW机组冷却塔已完成技改并投入运行，换热能力提升均超过130%，技术成熟可靠。
七、典型用户及投资效益
典型用户：
华电昆明二电厂（2×300MW机组）、华电巡检司电厂（2×300MW机组）、国电小龙潭电厂（2×300MW机组）、国电阳宗海电厂（2×300MW机组）。
典型案例1
建设规模：
300MW机组冷却塔（4000m2）。
主要技改内容：
#2自然通风逆流湿式冷却塔“风水匹配”强化换热节能改造。
节能技改投资额230万元，建设期20天。
每年可节能2977tce，年节能经济效益为232万元，投资回收期1年。
典型案例2
建设规模：
300MW机组冷却塔（4500m2）。
主要技改内容：
#7自然通风逆流湿式冷却塔“风水匹配”强化换热节能改造。
节能技改投资额250万元，建设期20天。
每年可节能1981tce，年节能经济效益155万元，投资回收期1.6年。
八、推广前景和节能潜力
预计到2015年可在全国电力行业自然通风逆流湿式冷却塔中推广10%，形成的年节能能力为11万tce。
冷却塔用离心式高效喷溅装置技术
一、技术名称：
冷却塔用离心式高效喷溅装置技术
二、适用范围：
电力行业自然通风冷却塔
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状
冷却塔是当前火力发电厂汽轮机凝汽器循环冷却水系统不可缺少的重要设备，在设计工况许可范围内，凝汽器进口水温降低1℃，发电机组的发电煤耗就可降低1g左右，而凝汽器进口水温的高低取决于冷却塔的冷却效率。
其中，喷溅装置的喷溅效果直接影响冷却塔的冷却效率。
传统的喷头装置在水的扩散方面存在着不细、不均匀等问题，冷却效果不理想，循环水温偏高1.5℃左右。
据统计，目前大部分火电厂冷却塔的冷却能力都只能达到设计要求的95%左右，其节能降耗潜力很大。
四、技术内容
1.技术原理
将传统喷头改造为离心式高效喷溅装置，切圆离心旋转原理，将水细化均匀喷洒并扩大范围，增加水气接触面积，从而提高换热效率。
2.关键技术
在不加外力的条件下，利用配水管内的工作水头（压力）和喷溅装置结构设计的独到之处，使水流在结构的导向作用下冲击设置在喷嘴外围的转轮，转轮旋转产生离心力，使水滴沿一定的轨迹在空间完成二维运动的同时达到均匀细化，提高水气交换率，高效率地提高换热效果，降低循环水温度。
其旋转部分采用了免润滑的进口轴承，延长设备使用寿命。
3.工艺流程
冷却塔用离心式高效喷溅装置的结构见图1。
五、主要技术指标
1．平均流量系数：
0.873；
2．溅水均匀分布系数：
0.1～0.3；
3．溅水分散半径：
2.9～3.3m；
4．平均发电煤耗可降低1.155gce/kWh。
六、技术应用情况
该技术已获得1项专利。
2012年在贵溪发电有限责任公司实施的#3冷却塔改造项目通过了西安热工研究院的测试鉴定，出塔水温比改造前降低了1.05℃。
目前，该技术已在全国十余家电厂进行了应用，取得了较好的节能效果。
七、典型用户及投资效益
典型用户：
陕西华能秦岭电厂、陕西新元发电有限公司、贵州纳雍发电厂、中电投江西新昌发电有限公司、中电投江西贵溪发电有限公司等。
典型案例1
建设规模：
2×300MW燃煤发电机组，建设条件为5500m2
逆流式自然通风冷却塔、槽管式配水。
主要技改内容：
将原RC型喷头装置型冷却塔全部改造为离心式高效喷溅装置冷却塔。
节能技改投资额83万元，建设期20天。
每年可节能1815tce，年节能经济效益为182万元，投资回收期约6个月。
典型案例2
建设规模：
4×300MW燃煤发电机组，建设条件为4×4500m2
逆流式自然通风冷却塔，管式配水。
主要技改内容：
将原装喷嘴为XPH型旋喷式4座冷却塔全部都改14造成离心式高效喷溅装置。
节能技改投资额304万元，建设期2个月。
每年可节能5082tce，年节能经济效益484万元，投资回收期约8个月。
八、推广前景和节能潜力
目前全国火力发电机组采用自然通风冷却塔的总装机容量约6亿kW，约拥有900万m2自然通风冷却塔。
预计到2015年，我国自然通风冷却塔的冷却面积将达1100万m2，若推广30%，出塔水温按平均降低1℃计算，形成的年节能能力约为60万tce。
高效复合型蒸发式冷却（凝）器技术
一、技术名称：
高效复合型蒸发式冷却（凝）器技术
二、适用范围：
石化行业甲醇、合成氨、尿素等生产过程中工艺气体冷却、冷凝
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状
冷却（凝）设备是广泛应用于工业领域的重要基础设备，也是工业耗能、耗水较高的设备。
据统计，冷却（凝）设备耗能约占工业用能的13%-15%。
四、技术内容
1.技术原理
蒸发式换热是利用水在蒸发时吸收潜热而使工质冷却（凝）的原理，工质在管内冷却（凝结）时放出的热量通过管壁传给管外的水膜，再通过水的蒸发将热量传递给空气。
水膜和空气之间不但有热传递而且有质传递，蒸发时产生的水蒸气被空气带走。
这种换热器的耗水量较少，空气流量也不大，比较适用于缺水地区。
高效复合型冷却（凝）器以蒸发式换热机理为基础，以水和空气为冷却介质，同时运用蒸发式换热和空冷式换热对被冷却介质进行冷却（凝）的高效冷却（凝）设备，是对蒸发式冷却（凝）设备的重大改进和提升。
2.关键技术
高效复合型蒸发式冷却（凝）器技术是将蒸发式换热和空冷式换热优化组合而成的高效冷却（凝）设备，其主要的关键技术如下：
（1）高效复合型蒸发冷却（凝）技术；
（2）多组分介质换热器设计、制造和检验技术；
（3）高压复合型换热设备设计、制造和检验技术；
（4）高压换热管束柔性化技术；
（5）高压换热管束防震动固定技术；
（6）换热管内部防结晶等堵塞清理技术。
3.工艺流程
高温被冷却介质首先进入空冷换热部件，利用蒸发换热段产生的水蒸气与空气混合所形成的湿空气对空冷部件内的高温被冷却介质进行冷却，使高温被冷却介质得到预冷降温；降温后的被冷却介质再进入蒸发冷换热部件，循环冷却水通过喷淋在蒸发冷部件的管（板）表面形成连续均匀的薄水膜，管（板）外表面水膜的蒸发使得空气穿过管（板）束后湿度增加而接近饱和，饱和湿空气在轴流风机超强风力作用下从设备上部排出，从而在换热部位形成负压区域，加速了管（板）外表面水膜的蒸发，实现强化管（板）外换热；饱和湿空气在排出设备前经过挡水板，夹带的水滴被挡水板收集循环利用。
具体结构见图1。
五、主要技术指标
1．与空冷相比，节电率30～60%；
2．空冷岛运行的满负荷率可达95%以上；
3．与传统水冷相比，节水率40～50%。
六、技术应用情况
该技术于2008年9月通过河南省科技厅组织的科技成果鉴定，2009年3月通过中国石油和化学工业协会组织的科技成果鉴定。
2006年首套高效复合型冷却（凝）器投入使用，至今已陆续应用于煤化工、石油化工、电力、冶金等工业领域和制冷行业。
七、典型用户及投资效益
典型用户：
中国石化长岭分公司、中国石化扬州分公司、中化弘润石油化工有限公司、四川石达化工有限公司、山东晨曦石化有限公司等
典型案例1
建设规模：
60万t/a煤制甲醇项目换热器改造，建设条件操作压力为8.4Mpa（G），进口温度108℃，出口温度40℃，总质量流量约为336009kg/h，主要成份为甲醇合47成气体。
主要技改内容：
以复合蒸发冷却方案取代水冷器方案，主要设备为7台复合蒸发冷却器。
节能技改投资额900万元，建设期6个月。
每年可节能1188tce，年节能经济效益为232万元，投资回收期约4年。
典型案例2
建设规模：
50万t/a气体分馏装置，建设条件操作压力为2.2Mpa（G），进口温度50℃，出口温度40℃，总流量约为6800kmol/h，主要成份为丙烯气体。
主要技改内容：
以复合蒸发冷却方案取代空冷器串水冷器方案，主要设备包括9台复合蒸发冷却器等。
节能技改投资额630万元，建设期6个月。
每年可节能908tce，年节能经济效益165万元，投资回收期约4年。
八、推广前景和节能潜力
冷却（凝）设备广泛应用煤化工、石油化工、冶金、电力、制冷等行业，这些行业对冷却（凝）设备的需求具体主要包括两个方面：
一方面是扩大产能、产业整合升级等新增固定资产投资带来的新增设备的需求；另一方面是受国家节能减排等政策推动，实施节能节水改造，进行设备更新的需求。
预计到2015年，该技术可在石化、煤化工等行业推广到70%，可形成年节能能力达25万tce。
基于低压高频电解原理的循环水系统防垢提效节能技术
一、技术名称：
基于低压高频电解原理的循环水系统防垢提效节能技术
二、适用范围：
通用机械行业水冷中央空调机组、工业各类型循环水冷设备（换热器）
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状
目前，我国90%以上的空调系统均采用化学药剂处理水垢或污垢，但是化学药剂不仅引起系统管道腐蚀，而且会造成大量酸性、含磷等的高浓度化学有害废水排放。
据统计数据显示，中央空调电耗约占建筑楼宇总耗电量的65%～75%。
中央空调在实际运行过程中，一般普遍存在0.3～0.6mm的水垢。
如果产生0.3mm厚的水垢或污垢，需多耗电10%；如果产生0.6mm厚的水垢或污垢，则需多耗电20%。
因此，建筑空调及工厂冷却循环系统因水垢或污垢会无形中多耗电约10%～20%。
四、技术内容
1.技术原理
低压高频、变频的电解，使循环水（大分子团水）电解成具有强溶解性和渗透性的小分子还原水。
小分子还原水具有溶解水垢的能力，能起到代替化学药剂的作用。
浸在水中的负极水垢收集器，使溶解后带正电的钙镁离子在收集器上结晶析出，达到去除循环水中钙镁离子的目的，使水体硬度大大降低，减少了换热器表面发生结垢的机会，从而起到防垢、除垢的作用，提高了换热效率，实现换热器的节能运行。
（注：
大分子团水由10个以上水分子组成，小分子水由低于5个水分子组成。
普通水电位在+100mv以上，电解还原水为带有负电位（-250mv以下）的水）
2.关键技术
（1）把市电变成特殊波形的低压高频电流输送到电极，产生高能量电解信号，快速产生具有强渗透性及溶解性的小分子水；
（2）可根据水质的差异智能改变信号强弱，达到最佳电解除垢效果；
（3）3组高频电极周期转换技术，提高电解水除垢效果；
（4）独立设置一个恒为负电的圆形水垢收集器，不间断吸附循环水系统中的水垢，使换热器长期保持无垢状态，实现节能运行。
3.工艺流程
基于低压高频电解原理的循环水系统防垢提效技术原理及工艺流程见图1、图2。
（1）大水分子团水在电极高速（300kHz/s）正负转换的作用力下，不断发生碰撞以及振动，被细化成小分子水。
（2）大分子团水变成小分子还原水后，水分子间的空隙变大，同时被细化的小分子水由于结构变小，具有更强的渗透性及溶解能力，起到代替化学药剂的作用，在系统循环水不断循环的过程中，把换热器的水垢逐步溶解，从而提高换热效率。
（3）水垢被溶解成Ca2+、Mg2+后，被水流带到固定的负极水垢收集器收集，避免在换热器重新结垢，使水体硬度保持在较低水平，换热器长期保持最佳换热效率，实现节能效果。
五、主要技术指标
1．处理后中央空调冷凝器的热交换率比传统化学药剂处理（或人工清理）方式提高30%以上；
2．中央空调节电15%以上；
3．用于冷却系统时，确保换热系统无垢无锈，使系统的趋近温度、制冷温差等接近空调厂家出厂标准，冷却系统长期处于最佳工作状态（根据不同机型，趋近温度在0.5～1.5℃，冷却水进出水温差5～7℃）；
4．阻垢率>95%，灭藻率>95%。
六、技术应用情况
该技术于2012年3月通过广东省科技厅组织的技术成果鉴定，并被列入2011年广东省十大节能品牌。
目前已在建筑空调、石油、化工、食品、电力、机械、造纸、电子等行业的中央空调、空压机、注塑机等冷却系统广泛应用，共使用480多台。
同时，该技术设备已出口到香港、澳门、台湾、印尼、新加波、美国等地区，实际应用效果较好。
七、典型用户及投资效益
典型用户：
中国电信、中国石化、松下电工电子材料（广州）有限公司、广州广州白天鹅宾馆等。
典型案例1
建设规模：
7台空压机，8台冰水机冷却系统，总冷量需求为6500冷吨。
主要技改内容：
低压高频电解节能设备15台。
节能技改投资额130万元，建设期15天。
每年可节能370tce，年节能经济效益为95万元，投资回收期约1.3年。
典型案例2
建设规模：
3台900冷吨、3台1000冷吨的冷水机组节能技术改造。
主要技改内容：
低压高频电解节能设备12台。
节能技改投资额110万元，建设期12天。
年可节能340tce，年节能经济效益为84万元，投资回收期约1.3年。
八、推广前景和节能潜力
该技术设备广泛适用于板式换热器、管式换热器以及热水锅炉等，市场需求巨大。
目前，全国约有250万台以上大型中央空调，400万台工业循环水冷却（换热）设备，广泛分布在各城市建筑楼宇、工矿企业、民用
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