脫硫系統漿液循環泵節能降耗方法研究

羅 平 ，程志會

（大唐環境產業集團股份有限公司，北京 100097）

0 引言

隨著環境和節能減排政策的要求[1]，火電廠脫硫系統的運行越來越受到重視。目前，某集團公司特許經營事業部的脫硫項目效益直接受到節能減排的影響。在脫硫系統運行過程中，石灰石漿液流量需要根據機組運行負荷、煙氣參數的變化進行調整。現場調研顯示，通過啟停循環泵數量實現漿液流量的調節，會導致漿液循環量不夠、余量增大等問題，同時運行費用較高。

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

1 基于變頻技術的脫硫系統漿液循環泵節能降耗方法

1.1 漿液循環泵設計概述

漿液循環泵的變頻運行理論主要依據其設計，主要技術參數有漿液流速、濃度、含固量、黏度和管道粗糙度、長度、附件設置以及噴淋層阻力、噴嘴阻力、濾網阻力、漿液液位和噴淋層高度要求等。對于噴淋塔，噴嘴是脫硫系統中的關鍵設備之一，噴嘴性能和噴嘴布置直接影響到系統性能參數和運行可靠性。

脫硫塔漿液噴霧噴嘴用于噴淋塔中，這些噴嘴產生大量的細小霧滴，以滿足氣流傳質所需要的表面積，典型的Sauter平均粒徑為2300～2500 μm。現吸收塔內噴嘴的設計壓力為80 kPa，噴嘴出口的漿液粒徑2700～3200 μm。系統正常運行時，，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和脫硫系統的脫硫率，噴嘴進口漿液壓力≥60 kPa，漿液在該粒徑范圍內能夠滿足脫硫系統的運行要求，并節省漿液循環泵的2 m揚程。

1.2 電機轉速與漿液循環泵功率、流量、揚程關系

按照電機學[2]的基本原理，交流異步電機的轉速滿足關系式（1）。

式中，n為電機的實際轉速，n0為電機同步轉速，p為電機極對數，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，則電機實際轉速n約等于電機同步轉速n0，所以調節電機頻率f即可改變電機的實際轉速。同時，電機滑差s和負載有關，負載越大則滑差越大。在電源頻率不變的情況下，電機實際轉速還會隨負載的增加而略有下降。

電機轉速與漿液循環泵功率、揚程、流量之間的關系如下[3]：

式中，Q為功率，H為揚程，P為流量，n為電機轉速。

由式（2）～（4）可知，通過改變電機轉速來調節漿液循環泵的流量、揚程，進而達到節能降耗目的。

1.3 優化后漿液循環泵技術參數

原脫硫系統漿液循環泵在機組100%BMCR工況下選型中，漿液循環泵流量有5%的余量，優化運行后該部分能夠節省漿液循環泵的約2 m揚程。

在保證脫硫噴嘴霧化效果的前提下，漿液循環泵的總揚程能降低4 m；漿液循環泵的揚程降低，根據漿液循環泵的運行特性，泵的轉速和流量也相應下降。同時漿液循環泵的調頻后，漿液循環量降低導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電分析

將本文方法應用于某電廠漿液循環泵變頻改造工程，并于實際運行后展開進一步調研，獲得相應數據，進行分析驗證。

2.1 電廠漿液循環泵概述

按照某電廠漿液循環泵計算，其主要參數如表1所示：

2.2 數據分析

根據該電廠運行數據，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，即每小時節電181.24 kW·h。

表1 某電廠漿液循環泵主要參數

以上數據均基于實測數據分析，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，即每小時節電154.81 kW·h。

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

3 結論

基于變頻技術的脫硫系統漿液循環泵節能降耗方法，通過改變電機轉速降低漿液循環泵的轉速和揚程，調節漿液流量，實現脫硫系統經濟運行。將該方法應用于某電廠實際節能工程改造，增加了現場調節方式，為該電廠每小時節電181.24 kW·h，降低運行費用，達到節能降耗的目的。

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

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

［3］丁祖榮.流體力學［M］.北京：高等教育出版社，2003.