印度脱硫系统的几种电耗计算方法对比

文_詹蓓蓓 大唐环境产业集团股份有限公司

1 研究背景

近年来，随着中国政府“一带一路”倡仪的推进，中方企业纷纷出海承揽项目。印度作为“一带一路“沿线最大燃煤电力市场，中方环保企业在印度执行了不少火电环保项目，比如烟气脱硫，然而在执行这些项目时，往往会忽视电耗值的计算，实际上印度发电企业对电耗值这一性能指标非常看重，对于超出保证值的措施非常严厉，轻则罚款，重则拒收。所以在投标阶段对于电耗值的计算和保证尤为重要，直接影响着最终性能测试验收能否通过和项目能否盈利。需要说明的是，电耗计算值并不等于最终实际考核电耗值，后者为统计期内基于考核点运行工况的实测值，需要区分概念。国内项目对于电耗值的计算并无统一规定或成文标准，常用算法为轴功率法，即将设备轴功率区分运行状况相加求和。但基于设计规范中的其它规定，以及电动机功率传递原理，可推演出另外两种算法。

2 几种可用的计算方法对比

2.1 轴功率法

轴功率法是最基础的算法，也是以往国内项目最常用的算法，即将电机驱动设备的轴功率直接相加。在给定轴功率的前提下，将泵或风机等设备的轴功率全部相加，所得之和即为电耗值，即：

式中：Ps——电动机的轴功率；

K t——负荷同时系数，对于连续运行（包括经常连续、不经常连续）的电动机取1，短时及断续运行的电动机取0.5。对于24h 内变动大的负荷，如磨机制粉部分，可对该系数进行修正，将24h 内该设备实际运行时间除以24h 折算成负荷同时系数。

这种算法的前提是，给定的轴功率为设计工况下驱动设备所需的功率值，考虑到实际运行工况很少会超过设计工况，多数情况是在低于设计工况的条件下运行，所以相对于实际运行情况，该给定的轴功率值有一定的裕度。这种计算方法的优点是简单直观，缺点是：①虽然在轴功率的计算过程中考虑了一定的裕度，但是未考虑电机的损耗；②裕度为多少并不清楚，是否能折抵该损耗并不确定；③虽然依据驱动设备所需轴功率计算考虑到了每一个设备的最大输出功率，但未考虑机组整体运行情况。

2.2 额定功率换算法

虽然对于电耗值无规程规范明文规定，但《火力发电厂厂用电设计技术规定》中对厂用电率有明确的估算方法，理论上，可以依据厂用电率估算值反推出电耗估算值。

厂用电率设计值可按下列公式计算：

式中:Pg——发电机的额定功率，即100%出力时的功率。

则电耗可按：

式中：Sc——厂用电计算负荷(kVA)；

⋅cosφav×——电动机在运行功率时的平均功率因数，一般取0.8;

Sc厂用电计算负荷参考《火力发电厂厂用电设计技术规定》厂用电的负荷计算方法中的换算系数法，见公式（4），故该电耗计算法可称为额定功率换算法。

式中：K——换算系数，按设计规范选取数值,大于200MW的机组脱硫系统，高压电动机按0.85 选取，低压电动机按0.7选取；

Pc——电动机的计算功率(kW)，计算方法参考设计规程，按电动机负荷特点进行划分和确定。

综合以上厂用电率估算方法及负荷计划方法，得到电耗计算公式为：

式中：Pe——电机额定功率，只计算经常连续运行的负荷；

Kt——负荷同时系数。

额定功率换算法由厂用电率计算方法演化而来，可以看作是电厂长期运行过程中一段时间的平均电耗值。但厂用电率计算方法本身为近似计算，且很多电厂实际运行时煤源与设计煤种相比较，波动范围较大，业主为保证运行时的脱硫效率满足环保要求，会选择较高的SO2浓度作为设计值。同时，印度业主在要求设备选型时，均以设计点工况要求选型，并要求较大余量，而性能保证值是基于保证点功况给出，这样会导致设备选型的额定功率会偏大，与实际驱动设备所需轴功率出现偏离。但是经过系数K 调整，可以将这种偏离调整到一定范围内，但这种调整是比较粗略的。

2.3 电机效率法

电机效率法，即在轴功率法的基础上，再通过电机功率传递的原理，即：实际电耗值为电机输入端所需功率，轴功率为电机输出端功率，二者之差即为电机功率损耗，后者与前者之比即为电机效率。所以，要考虑将电机的损耗值计入总电耗，可采用以下公式计算：

式中：Kt——负荷同时系数电机；

Ps——电机轴功率；

η——电机效率，可采用厂家提供的电机参数，如无，可根据选定的电机能耗等级查询《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》，该标准中规定了不同能效等级的各额定功率电机所对应的电机效率限值。

该方法解决了额定功率折算法可能会出现与单个设备实际运行情况有偏离的情况，又解决了轴功率法未考虑电机损耗的问题，综合了这两个方法的优点。从单个设备计算来讲，这种方法是比较精确的，但是最大的问题是忽略了系统的整体性和波动性，在实际运行中，所有的设备并非总是在一定工况下运行。所以理论上看，这是最保险的计算方法，但如果从准确性的角度，同样需要引入系数进行调整。

3 实例分析

以印度南部某2×600MW 燃煤机组烟气脱硫系统为例，该项目为湿法脱硫，含吸收塔烟气处理、GGH、石灰石制浆、皮带脱水、废水处理等部分。采用以上3 种方法计算其在保证点工况的电耗值，进行对比，如表1 所示。

表1 3种计算方法计算电耗对比

4 结语

根据计算结果可以看出，轴功率法与额定功率换算法得出的电耗值非常接近，其中额定功率换算法得出的值最低。3 种方法中，电机效率法得出的值最高，从理论上看，电机效率法是最保险的计算方法，考虑到了每一个设备在设计工况下所需的轴功率，同时也考虑了电机的损耗，表1 中的计算结果也验证了这一点，但与电厂长期实际运行状态可能存在脱节。在实际的长期运行过程中，电耗值与机组运行状况、脱硫系统的运行都息息相关。

故可得出结论：①电机效率法计算所得电耗接近于实际运行中的峰值电耗；②额定功率换算法得出的电耗更接近于长期实际运行中的平均值，而根据厂用电设计规范的描述，以及实际运行经验，运行厂用电率一般低于设计厂用电率，可见在实际运行中，电机效率法计算所得电耗应该要略高于长期实际运行中的平均电耗值。但性能测试阶段是要求在指定性能保证工况下运行，并实测电耗值，这种情况下是否也适用结论②，性能测试实测电耗值与上述3 种方法哪一种更贴合，需要待下一阶段依据该项目性能测试结果进行对比分析和判断。而在性能测试阶段，也可通过改善运行条件，如适当停运循环泵、保持合理的吸收塔浆液密度和液位、使用脱硫添加剂、综合调配增压风机出力、合理控制GGH 等多种措施来优化运行，从而达到降低电耗的目的。