羅 平 ，程志會

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司，北京 100097）

0 引言

隨著環(huán)境和節(jié)能減排政策的要求[1]，火電廠脫硫系統(tǒng)的運行越來越受到重視。目前，某集團公司特許經(jīng)營事業(yè)部的脫硫項目效益直接受到節(jié)能減排的影響。在脫硫系統(tǒng)運行過程中，石灰石漿液流量需要根據(jù)機組運行負荷、煙氣參數(shù)的變化進行調(diào)整。現(xiàn)場調(diào)研顯示，通過啟停循環(huán)泵數(shù)量實現(xiàn)漿液流量的調(diào)節(jié)，會導(dǎo)致漿液循環(huán)量不夠、余量增大等問題，同時運行費用較高。

漿液循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速和揚程由其配套的電機控制，改變動機轉(zhuǎn)速即可實現(xiàn)對漿液流量的調(diào)節(jié)，解決通過啟停循環(huán)泵調(diào)節(jié)流量的局限。然而，變頻運行會造成電機出現(xiàn)溫升、絕緣強度、諧波電磁噪聲、振動以及低轉(zhuǎn)速時冷卻等問題，因此，普通異步電動機不能完全適應(yīng)變頻調(diào)速的要求。鑒于此，提出一種基于變頻技術(shù)的脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵節(jié)能降耗方法。通過變頻器改變電機轉(zhuǎn)速，降低漿液循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速和揚程，實現(xiàn)對漿液流量的調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

1 基于變頻技術(shù)的脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵節(jié)能降耗方法

1.1 漿液循環(huán)泵設(shè)計概述

漿液循環(huán)泵的變頻運行理論主要依據(jù)其設(shè)計，主要技術(shù)參數(shù)有漿液流速、濃度、含固量、黏度和管道粗糙度、長度、附件設(shè)置以及噴淋層阻力、噴嘴阻力、濾網(wǎng)阻力、漿液液位和噴淋層高度要求等。對于噴淋塔，噴嘴是脫硫系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，噴嘴性能和噴嘴布置直接影響到系統(tǒng)性能參數(shù)和運行可靠性。

脫硫塔漿液噴霧噴嘴用于噴淋塔中，這些噴嘴產(chǎn)生大量的細小霧滴，以滿足氣流傳質(zhì)所需要的表面積，典型的Sauter平均粒徑為2300～2500 μm?，F(xiàn)吸收塔內(nèi)噴嘴的設(shè)計壓力為80 kPa，噴嘴出口的漿液粒徑2700～3200 μm。系統(tǒng)正常運行時，，噴嘴的壓力運行范圍為60～80 kPa。

為保證噴嘴出口的粒徑滿足2300～2500 μm和脫硫系統(tǒng)的脫硫率，噴嘴進口漿液壓力≥60 kPa，漿液在該粒徑范圍內(nèi)能夠滿足脫硫系統(tǒng)的運行要求，并節(jié)省漿液循環(huán)泵的2 m揚程。

1.2 電機轉(zhuǎn)速與漿液循環(huán)泵功率、流量、揚程關(guān)系

按照電機學(xué)[2]的基本原理，交流異步電機的轉(zhuǎn)速滿足關(guān)系式（1）。

式中，n為電機的實際轉(zhuǎn)速，n0為電機同步轉(zhuǎn)速，p為電機極對數(shù)，f為電機運行頻率，s為電機滑差。

從式（1）可知，電機的同步轉(zhuǎn)速n0正比于電機的運行頻率，由于滑差s一般情況下比較小，取0～0.05，則電機實際轉(zhuǎn)速n約等于電機同步轉(zhuǎn)速n0，所以調(diào)節(jié)電機頻率f即可改變電機的實際轉(zhuǎn)速。同時，電機滑差s和負載有關(guān)，負載越大則滑差越大。在電源頻率不變的情況下，電機實際轉(zhuǎn)速還會隨負載的增加而略有下降。

電機轉(zhuǎn)速與漿液循環(huán)泵功率、揚程、流量之間的關(guān)系如下[3]：

式中，Q為功率，H為揚程，P為流量，n為電機轉(zhuǎn)速。

由式（2）～（4）可知，通過改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)漿液循環(huán)泵的流量、揚程，進而達到節(jié)能降耗目的。

1.3 優(yōu)化后漿液循環(huán)泵技術(shù)參數(shù)

原脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵在機組100%BMCR工況下選型中，漿液循環(huán)泵流量有5%的余量，優(yōu)化運行后該部分能夠節(jié)省漿液循環(huán)泵的約2 m揚程。

在保證脫硫噴嘴霧化效果的前提下，漿液循環(huán)泵的總揚程能降低4 m；漿液循環(huán)泵的揚程降低，根據(jù)漿液循環(huán)泵的運行特性，泵的轉(zhuǎn)速和流量也相應(yīng)下降。同時漿液循環(huán)泵的調(diào)頻后，漿液循環(huán)量降低導(dǎo)致單個噴嘴的流量降低，若單個噴嘴的流量降低10%～15%，仍能滿足噴嘴的運行要求。

2 某電廠變頻改造工程運行節(jié)電分析

將本文方法應(yīng)用于某電廠漿液循環(huán)泵變頻改造工程，并于實際運行后展開進一步調(diào)研，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，進行分析驗證。

2.1 電廠漿液循環(huán)泵概述

按照某電廠漿液循環(huán)泵計算，其主要參數(shù)如表1所示：

2.2 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)該電廠運行數(shù)據(jù)，工頻運行情況下，電流實測64.67 A，電機實際功率571.24 kW；漿液循環(huán)泵變頻運行時，運行頻率45 Hz，運行5 d的平均電流39.46 A，變頻器輸出功率因數(shù)95%，電機實際功率平均值390 kW。電機功率在變頻運行工況下比工頻工況下減小181.24 kW，即每小時節(jié)電181.24 kW·h。

表1 某電廠漿液循環(huán)泵主要參數(shù)

以上數(shù)據(jù)均基于實測數(shù)據(jù)分析，變頻運行時電機實際功率的理論值可通過式（4）求得。將變頻器頻率按45 Hz考慮，由式（4）可得變頻后功率為：

電機功率在變頻運行工況下的理論計算值比工頻運行工況下實測值減小154.81 kW，即每小時節(jié)電154.81 kW·h。

通過上述計算可以看出，漿液循環(huán)泵變頻運行工況下每小時的理論節(jié)電量比現(xiàn)場實測值偏低26.43 kW·h，但兩個數(shù)值基本接近。證明了該方法的有效性和可行性。

3 結(jié)論

基于變頻技術(shù)的脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵節(jié)能降耗方法，通過改變電機轉(zhuǎn)速降低漿液循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速和揚程，調(diào)節(jié)漿液流量，實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)經(jīng)濟運行。將該方法應(yīng)用于某電廠實際節(jié)能工程改造，增加了現(xiàn)場調(diào)節(jié)方式，為該電廠每小時節(jié)電181.24 kW·h，降低運行費用，達到節(jié)能降耗的目的。

［1］趙永椿，馬斯鳴，楊建平，等.燃煤電廠污染物超凈排放的發(fā)展與現(xiàn)狀［J］.煤炭學(xué)報，2015，11（40）：2629-2639

［2］戴文進，徐龍權(quán)，張景明.電機學(xué)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

［3］丁祖榮.流體力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2003.