脱硫系统浆液循环泵节能降耗方法研究

2017-02-01程志会

设备管理与维修 2017年8期

罗平，程志会

（大唐环境产业集团股份有限公司，北京 100097）

0 引言

随着环境和节能减排政策的要求[1]，火电厂脱硫系统的运行越来越受到重视。目前，某集团公司特许经营事业部的脱硫项目效益直接受到节能减排的影响。在脱硫系统运行过程中，石灰石浆液流量需要根据机组运行负荷、烟气参数的变化进行调整。现场调研显示，通过启停循环泵数量实现浆液流量的调节，会导致浆液循环量不够、余量增大等问题，同时运行费用较高。

浆液循环泵的转速和扬程由其配套的电机控制，改变动机转速即可实现对浆液流量的调节，解决通过启停循环泵调节流量的局限。然而，变频运行会造成电机出现温升、绝缘强度、谐波电磁噪声、振动以及低转速时冷却等问题，因此，普通异步电动机不能完全适应变频调速的要求。鉴于此，提出一种基于变频技术的脱硫系统浆液循环泵节能降耗方法。通过变频器改变电机转速，降低浆液循环泵的转速和扬程，实现对浆液流量的调节，进而实现节能降耗的目的。

1 基于变频技术的脱硫系统浆液循环泵节能降耗方法

1.1 浆液循环泵设计概述

浆液循环泵的变频运行理论主要依据其设计，主要技术参数有浆液流速、浓度、含固量、黏度和管道粗糙度、长度、附件设置以及喷淋层阻力、喷嘴阻力、滤网阻力、浆液液位和喷淋层高度要求等。对于喷淋塔，喷嘴是脱硫系统中的关键设备之一，喷嘴性能和喷嘴布置直接影响到系统性能参数和运行可靠性。

脱硫塔浆液喷雾喷嘴用于喷淋塔中，这些喷嘴产生大量的细小雾滴，以满足气流传质所需要的表面积，典型的Sauter平均粒径为2300～2500 μm。现吸收塔内喷嘴的设计压力为80 kPa，喷嘴出口的浆液粒径2700～3200 μm。系统正常运行时，，喷嘴的压力运行范围为60～80 kPa。

为保证喷嘴出口的粒径满足2300～2500 μm和脱硫系统的脱硫率，喷嘴进口浆液压力≥60 kPa，浆液在该粒径范围内能够满足脱硫系统的运行要求，并节省浆液循环泵的2 m扬程。

1.2 电机转速与浆液循环泵功率、流量、扬程关系

按照电机学[2]的基本原理，交流异步电机的转速满足关系式（1）。

式中，n为电机的实际转速，n0为电机同步转速，p为电机极对数，f为电机运行频率，s为电机滑差。

从式（1）可知，电机的同步转速n0正比于电机的运行频率，由于滑差s一般情况下比较小，取0～0.05，则电机实际转速n约等于电机同步转速n0，所以调节电机频率f即可改变电机的实际转速。同时，电机滑差s和负载有关，负载越大则滑差越大。在电源频率不变的情况下，电机实际转速还会随负载的增加而略有下降。

电机转速与浆液循环泵功率、扬程、流量之间的关系如下[3]：

式中，Q为功率，H为扬程，P为流量，n为电机转速。

由式（2）～（4）可知，通过改变电机转速来调节浆液循环泵的流量、扬程，进而达到节能降耗目的。

1.3 优化后浆液循环泵技术参数

原脱硫系统浆液循环泵在机组100%BMCR工况下选型中，浆液循环泵流量有5%的余量，优化运行后该部分能够节省浆液循环泵的约2 m扬程。

在保证脱硫喷嘴雾化效果的前提下，浆液循环泵的总扬程能降低4 m；浆液循环泵的扬程降低，根据浆液循环泵的运行特性，泵的转速和流量也相应下降。同时浆液循环泵的调频后，浆液循环量降低导致单个喷嘴的流量降低，若单个喷嘴的流量降低10%～15%，仍能满足喷嘴的运行要求。

2 某电厂变频改造工程运行节电分析

将本文方法应用于某电厂浆液循环泵变频改造工程，并于实际运行后展开进一步调研，获得相应数据，进行分析验证。

2.1 电厂浆液循环泵概述

按照某电厂浆液循环泵计算，其主要参数如表1所示：

2.2 数据分析

根据该电厂运行数据，工频运行情况下，电流实测64.67 A，电机实际功率571.24 kW；浆液循环泵变频运行时，运行频率45 Hz，运行5 d的平均电流39.46 A，变频器输出功率因数95%，电机实际功率平均值390 kW。电机功率在变频运行工况下比工频工况下减小181.24 kW，即每小时节电181.24 kW·h。