燃煤电厂脱硫系统浆液循环泵变频改造过程及应用分析研究-第2页-北极星火力发电网

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三、浆液循环泵变频改造经济性分析

1、首次调速与72小时满出力试运

大唐环境三门峡项目部脱硫#4E浆液循环泵于2017年7月15日改造完成，并于当日12：13分正式开始试首次带负荷调速试运，当日14:15分结束调速试运。调速期间机组负荷稳定在450MW，入口硫份在3580mg/Nm3左右，ACD浆液循环泵运行(后启动#4E调试)，供浆流量稳定，pH值稳定。其首次调速试运结果如下图2所示。

图2. #4E浆液循环泵调速期间转速与出口SO2关系图

在首次调速结束后，#4E浆液循泵进行了72小时满出力试运。试运期间平均电流为79A，平均负荷501MW，平均入口硫份3386 mg/Nm3，平均出口SO2浓度为23.86 mg/Nm3。满出力试运期间，对#4E浆液循泵振动、温度均进行了测量，结果表面均在正常范围内，#4E浆液循泵72小时试运合格，并于2017年07月18日顺利结束。

2、#4E浆液循环泵安全转速的确定

鉴于大型浆液循环泵的设计与运行存在一定的偏差，厂家给出的推荐运行频率和调整频率仍需要经过实践的检验。为此三门峡项目部于2017年07月18日下午进行了#4E浆液循环泵安全转速确定及对SO2排放影响实验。试验期间，#4机组负荷为501~ 600MW，入口硫份为3246~ 3842mg/Nm3。由于#4E浆液循环泵初次调速试验发现转速在470rpm以下时几乎不出力，为保证SO2排放合格等要求，安全转速试验在满转速运行一段时间，排放平稳、无较大波动情况下进行，逐步降低转速，从600rpm降低至200rpm，考察其不同转速下的出力情况，如中途发现排放迅速上涨，应立即增大供浆，增加变频，防止超标事件的发生。根据相关公式可知理论上变频电机的转速与电流的平方成正比，其转速的平方与电流的关系如下图3所示。

图3. #4E浆液循环泵不同转速平方与电流关系

从图3可以清楚的看出#4E浆液循环泵的安全转速范围为490rpm~ 600rpm。其在480rpm~ 200rpm下的试验仍需要进一步研究。

3、#4E浆液循环泵对出口SO2排放的影响

为了探究#4E浆液循环泵变频调节对吸收塔出口SO2排放值得影响，三门峡项目部组织运行班组进行了相关试验，试验期间负荷稳定在510~ 550MW左右，入口硫份在3433 ~ 3800mg/Nm3左右，Ph值在5.58~ 5.63之间，供浆量尽量维持不变以准确了解#4E浆液循环泵的变频特性。原#4E浆液循环泵启动对排放的影响见下图4。

图4 .#4E浆液循环泵在启动对SO2排放的影响

从图4可以清楚的看出，原#4E浆液循环泵不同负荷和不同入口硫份下启动后对吸收塔SO2排放的影响最大降低21.9 mg/Nm3，最小降低7.6 mg/Nm3，平均降低约14.8 mg/Nm3。由于改造后的#4E浆液循环泵运行时间较短，暂无法统计在各负荷段和硫份下启动对SO2排放的影响，但因改造前后#4E浆液循环泵的转速未发生较大变化，由595rpm改造为最大600rpm，因此，其改造后满转速启停对SO2排放的影响可参考原#4E浆液循环泵统计数据(图4)，此外前文提到#4E浆液循环泵转速由380rpm调整为600rpm时，SO2降低了约14 mg/Nm3，这与原#4E循泵相差无几，也在一定程度上间接反映了改造后的#4E浆液循泵房满转速运行与原#4E浆液循环泵的效果基本一致。

由于负荷和入口硫份也存在一定的波动，因此统计时，每调整一次转速，维持10分钟，统计10分钟内的SO2平均浓度，剔除异常数据(异常增大或降低的数据)。试验期间，负荷波动为±3MW左右，入口硫份波动为±200mg/Nm3左右。图5为改造后的#4E浆液循环泵转速与出口SO2平均浓度关系。

综合来说，#4E浆液循环泵转速调整对转速SO2排放影响在500~ 570rpm之间有较好的线性关系，每降低30rpm，排放可能会上涨2~ 4 mg/Nm3;低于500rpm排放可能上涨较大，而高于570rpm，影响则不甚明显。

4、变频改造后的节电效应

永磁电机具有高效率、高节能经济运行特性范围宽的特点(负载在25~120%时，效率可达94%以上)，许多大马拉小车的应用场所都在永磁同步变频高效率区范围内。比如负载率为50%时，异步电机的效率下降到89%，永磁同步变频依然可以保持94%的高效。具有高功率因数的特点(功率因数可达95%以上)，使得供电系统中无需再提供无功，取消了无功功率补偿器，减少了设备投资和故障点。同时由于有功、无功电流的大幅下降(比同容量异步电机下降30%)，使得所有供电电缆截面、供电变压器、柜内母排、开关等容量都会降低，减少设备投资的同时，减少了变压器及输电线路的损耗。因此，但从永磁同步电机方面来说，相比异步电机具有一定的节能作用。

另一方面在运行过程中，由于其较高的功率因数，其额定运行电流比异步电机小。例如#4E循泵原电机额定功率为1000kw，功率因素仅为0.8，额定电流为125.9A，而改造后的同步永磁电机在同样功率下，功率因数达0.96，额定电流为104.4A，在实际运行过程中，实际运行电流均是低于额定电流的，下面将以#4E浆液循环泵改造前后的实际输出功率作比较，来恒量改造后的节能效应。

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