CN108939893B - 一种浆液循环装置及调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种浆液循环装置及调度方法，浆液循环装置包括永磁同步变频电机、联轴器、浆液循环泵，调度方法包括计算浆液循环泵扬程减少量、浆液循环泵流量、电机频率调整值和调整电机频率，通过浆液循环装置及调度方法，解决了由于电厂机组运行负荷波动，煤质的含硫量与设计值偏差较大，从而导致浆液循环泵的设计至与实际运行也出现偏差的问题，达到了循环泵的基础不改造、投资少、精确控制浆液循环泵运行的效果，能够实现机组运行的节能降耗，减少现场的运行费用。

Description

一种浆液循环装置及调度方法

技术领域

本发明涉及脱硫技术领域，尤其涉及浆液循环装置，具体涉及一种浆液循环装置及调度方法。

背景技术

在整个脱硫系统中，若脱硫剂为石灰石粉，浆液循环泵的电耗占脱硫系统的76％；若脱硫剂为石灰石块，浆液循环泵的电耗占脱硫系统的65％，浆液循环泵的电耗在脱硫系统的电耗中的占比较大，节能降耗具有重大的意义。

由于电厂机组长期不能满负荷运行，煤质的含硫量与设计值偏差较大，且设备选型时为满足机组设计条件时有一定的裕量。目前情况下，只能通过调整投入运行浆液循环泵数量进行调整，如配置4台浆液循环泵时，调整的量为100％、75％、50％、25％，没有其他调整手段。

当实际运行工况处于调整段之间运行时，浆液循环泵的出力大于脱硫所需流量的情况，同时又不能完全停运其中一台浆液循环泵，故浆液循环泵的运行存在通过变频调节实现节能降耗的空间。

为了保证脱硫系统安全、经济运行，浆液循环量随着机组的运行负荷、烟气参数的变化需要进行调整。

目前所采取的调整方式为：负荷变动较大时，启、停浆液循环泵，通过调整浆液循环泵的运行台数实现浆液量的控制。该运行方式只适用于机组负荷变化较大的情况，同时无法实现浆液循环泵的连续性调节，实际运行中易出现较大的能源浪费。

原有浆液循环泵利旧，取消电机与泵连接的减速机，原配套的电机更换为永磁同步变频电机，并增加变频器，能够实现节电30％左右。该方案的优点是节电效果明显，需增加变频器室；缺点是循环泵的基础需要进行改造，改造内容相对较多，投资也相对较大。

综合考虑系统安全运行以及节能、经济效益的因素，浆液循环泵利旧，取消泵与电机连接的减速机，同时配套的电机为永磁同步变频电机方案。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种浆液循环装置及调度方法，其目的在于，提供一种连续调节流量的浆液循环装置，通过该装置，解决了由于电厂机组运行负荷波动，煤质的含硫量与设计值偏差较大，从而导致浆液循环泵的设计至与实际运行也出现偏差的问题。

本发明提供一种浆液循环装置，包括永磁同步变频电机、联轴器、浆液循环泵；

所述永磁同步变频电机与所述联轴器的一端连接，所述联轴器的另一端连接所述浆液循环泵；

所述浆液循环泵与脱硫吸收塔的浆液喷淋系统连接；

所述浆液喷淋系统设有脱硫喷嘴。

作为本发明进一步的改进，所述永磁同步变频电机与所述浆液循环泵通过固定螺栓固定于基台上。

作为本发明进一步的改进，所述永磁同步变频电机与所述联轴器为紧固连接，所述联轴器与所述浆液循环泵为紧固连接。

本发明提供一种浆液循环装置的调度方法，包括，

步骤1，根据脱硫喷嘴出口的浆液粒径，确定第一扬程减少量：

根据脱硫喷嘴的雾化效果，确定浆液喷淋系统的脱硫喷嘴出口的浆液粒径D，进一步确定脱硫喷嘴进口浆液压力P，最终确定浆液循环泵的第一扬程减小量ΔH₁；

步骤2，根据循环浆液流量上限，确定第二扬程减少量：

在机组100％BMCR工况下，变频后管道阻力Δf₂为：

其中，Q₁为采用高压三相异步电动机时浆液循环泵的流量，ΔQ₁为采用高压三相异步电动机时浆液循环泵的流量余量，Δf₁为Q₁对应的浆液循环管道的阻力，Q₂为采用永磁同步变频电机时浆液循环泵的流量，ΔQ₂为采用永磁同步变频电机时浆液循环泵的流量余量，所述BMCR为电厂锅炉最大连续蒸发量；

根据Δf₂确定浆液循环泵的第二扬程减小量ΔH₂；

步骤3，根据第一扬程减少量和第二扬程减少量，确定总扬程减少量：

采用所述永磁同步变频电机的所述浆液循环泵的总扬程减小量ΔH为：

ΔH＝ΔH₁+ΔH₂

其中，ΔH₁为第一扬程减少量，ΔH₂为第二扬程减少量；

步骤4，根据总扬程减小量，确定浆液循环泵流量：

其中，H为采用永磁同步变频电机时浆液循环泵调频前的扬程，ΔH为总扬程减小量，Q₂为采用永磁同步变频电机时浆液循环泵调频前的流量；

步骤5，检验脱硫喷嘴的流量是否满足运行要求，如果满足则转向步骤6，否则降低第一扬程减小量ΔH₁，并转向步骤3；

步骤6，根据总扬程减少量，确定电机频率调整值：

根据总扬程减少量ΔH，确定频率调整后所述永磁同步变频电机运行频率F₂：

其中，F₁为频率调整前所述永磁同步变频电机运行频率，H为采用永磁同步变频电机时浆液循环泵调频前的扬程，ΔH为总扬程减小量；

根据F₂和F₁，确定所述永磁同步变频电机频率调整值ΔF：

ΔF＝F₂-F₁；

步骤7，根据永磁同步变频电机的频率调整值ΔF调整所述永磁同步变频电机的频率F，改变浆液循环泵的流量Q和扬程H，改变脱硫喷嘴进口浆液压力P和脱硫喷嘴出口的浆液粒径D，完成浆液循环装置的调度。

作为本发明进一步的改进，步骤6替换为根据总扬程减少量，确定电机频率调整值：

根据总扬程减少量ΔH，确定调整后浆液循环泵轴功率P₂，

其中，P₁为调整前的浆液循环泵的轴功率；

根据P₂和P₁，确定频率调整后所述永磁同步变频电机运行频率F₂：

其中，F₁为频率调整前所述永磁同步变频电机运行频率；

根据F₂和F₁，确定电机频率调整值ΔF：

ΔF＝F₂-F₁

作为本发明进一步的改进，浆液循环泵的扬程H的计算公式为：

其中，P为脱硫喷嘴进口浆液压力，ρ为浆液密度，g为重力加速度。

作为本发明进一步的改进，所述第一扬程减小量ΔH₁的计算公式为：

其中，ΔP为脱硫喷嘴进口浆液压力减小值，ρ为浆液密度，g为重力加速度。

本发明具有如下有益效果：通过浆液循环装置及调度方法，解决了由于电厂机组运行负荷波动，煤质的含硫量与设计值偏差较大，从而导致浆液循环泵的设计至与实际运行也出现偏差的问题，达到了循环泵的基础不改造、投资少，采用永磁同步变频电机，工程需要的范围内连续变频调节，实现了精确控制浆液循环泵运行的效果，能够实现机组运行的节能降耗，减少现场的运行费用。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的浆液循环泵配置图。

图中，1、永磁同步变频电机；2、联轴器；3、浆液循环泵；4、固定螺栓；5、基台。

具体实施方式

下面结合附图，及具体实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例1，如图1所示，一种浆液循环装置，包括永磁同步变频电机1、联轴器2、浆液循环泵3；

永磁同步变频电机1与联轴器2的一端连接，联轴器2的另一端连接浆液循环泵3；

浆液循环泵3与脱硫吸收塔的浆液喷淋系统连接；

浆液喷淋系统设有脱硫喷嘴；

永磁同步变频电机1与浆液循环泵3通过固定螺栓4固定于基台5上；

永磁同步变频电机1与联轴器2为紧固连接，联轴器2与浆液循环泵3为紧固连接。

配套的电机为永磁同步变频电机，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，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；具有高启动转矩、高嵌入转矩、高过载能力、高功率密度的特点，使得在永磁同步变频与变频器、或与永磁同步变频软启动器配合使用时，可以根据实际轴功率大大降低设备驱动电机的装机容量，减少了电机的空载损耗；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、柜内母牌、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；具有高可靠性、高互换性的特点，即与同容量的异步电机有相同的机座号和出线方式，使得永磁同步变频替换异步电机是非常简单方便。

本发明具有如下有益效果：浆液循环泵泵体与原要求一致，不需要进行特殊处理，若是改造项目，浆液循环泵泵体的基础无需进行改动，减少现场的改造工作量；取消泵与电机连接的减速机，采用泵体与电机直连的方式，能够减少减速机的能耗，实现更大程度的节能；配套的电机为永磁同步变频电机，在工程需要的范围内进行变频调节，满足机组在不同工况条件下的运行，也能够实现浆液循环泵的连续性条件，实现更大程度的节能和降耗；本发明能够实现机组运行的节能降耗，减少现场的运行费用。

实施例2，一种浆液循环装置的调度方法，该调度方法采用第一实施例所述的浆液循环装置。

永磁同步变频电机1的功率、扬程、流量之间的关系为：

流量比例定律Q₁/Q₂＝n₁/n₂，

扬程比例定律H₁/H₂＝n₁/n₂ ²，

轴功率比例定律P₁/P₂＝n₁/n₂ ³，

其中，n₁、n₂为永磁同步变频电机1的转速，Q₁、Q₂为永磁同步变频电机1的流量，H₁、H₂为永磁同步变频电机1的扬程，P₁、P₂为永磁同步变频电机1的轴功率；

由于以上关系，浆液循环泵可以通过调整转速来调整其流量、扬程，以达到节能目的。

按照电机学的基本原理，永磁同步变频电机的转速满足如下的关系式：

n＝(1-s)60F/p＝n0(1-s)

其中：n为电机的实际转速，n0为电机的同步转速，p为电机的极对数，F为电机当前的运行频率，s为电机的滑差；

电机的同步转速n0正比于电机的运行频率n0＝60f/p，由于滑差s一般情况下比较小0～0.05，电机的实际转速n约等于电机的同步转速n0，所以调节电机的供电频率F，就能改变电机的实际转速n，进一步改变浆液循环泵的流量Q、扬程H。

浆液循环装置的调度方法，包括，

步骤1，根据脱硫喷嘴出口的浆液粒径，确定第一扬程减少量：

根据脱硫喷嘴厂商提供的设计数据，正常运行时，为保证喷嘴的性能要求，喷嘴的压力运行范围为0.6～0.8bar，现吸收塔内喷嘴的设计压力为0.8bar，喷嘴出口的浆液粒径2700～3200μm，若喷嘴进口浆液压力为0.6bar时，喷嘴出口的浆液粒径能够保证2300～2500μm，浆液在该粒径范围内能够满足脱硫系统的运行要求，根据脱硫喷嘴的雾化效果，确定浆液喷淋系统的脱硫喷嘴出口的浆液粒径D为2300～2500μm，进一步确定脱硫喷嘴进口浆液压力P为0.6bar，最终确定浆液循环泵的第一扬程减小量ΔH₁，

浆液循环泵的扬程H的计算公式为：

其中，P为脱硫喷嘴进口浆液压力，ρ为浆液密度，g为重力加速度；

因此，第一扬程减小量ΔH₁为

其中，脱硫喷嘴进口浆液压力减小值ΔP＝0.2bar，浆液密度为1.05×10³～1.1×10³Kg/m³，此处取密度最大值进行计算，以保证减小后的扬程符合要求，重力加速度g为9.8N/Kg；

步骤2，根据循环浆液流量上限，确定第二扬程减少量：

原脱硫系统浆液循环泵在机组100％BMCR工况下选型中，浆液循环泵的流量含有5％的余量，变频后，取消浆液循环泵的5％的运行余量，流量降低，相应的管道的沿程阻力和局部阻力也相应地降低。

在机组100％BMCR工况下，变频后管道阻力Δf₂为：

其中，Q₁为采用高压三相异步电动机时浆液循环泵3的流量，ΔQ₁为采用高压三相异步电动机时浆液循环泵3的流量余量，Δf₁为Q₁对应的浆液循环管道的阻力，Q₂为采用永磁同步变频电机1时浆液循环泵3的流量，ΔQ₂为采用永磁同步变频电机1时浆液循环泵3的流量余量，BMCR为电厂锅炉最大连续蒸发量；

根据实验数据，优化运行后该部分能够节省浆液循环泵的扬程ΔH₂约2m扬程；

步骤3，根据第一扬程减少量和第二扬程减少量，确定总扬程减少量：

采用永磁同步变频电机1的浆液循环泵3的总扬程减小量ΔH为：

ΔH＝ΔH₁+ΔH₂＝3.86m

其中，ΔH₁为第一扬程减少量，ΔH₂为第二扬程减少量；

步骤4，根据总扬程减小量，确定浆液循环泵流量：

在保证脱硫喷嘴的雾化效果的前提下，浆液循环泵的总扬程能够降低3.86m；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，浆液循环泵调频后的流量变为：

其中，H为采用永磁同步变频电机1时浆液循环泵3调频前的扬程，ΔH为总扬程减小量，Q₂为采用永磁同步变频电机1时浆液循环泵3调频前的流量；

步骤5，检验脱硫喷嘴的流量是否满足运行要求，浆液循环泵调频后，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，则转向步骤6，否则降低第一扬程减小量ΔH₁，并转向步骤3；

步骤6，根据总扬程减少量，确定电机频率调整值：

根据浆液循环泵流量Q₃和总扬程减少量ΔH，确定频率调整后永磁同步变频电机1运行频率F₂：

其中，F₁为频率调整前永磁同步变频电机1运行频率，一般为50Hz，H为采用永磁同步变频电机1时浆液循环泵3调频前的扬程，ΔH为总扬程减小量；

根据F₂和F₁，确定永磁同步变频电机1频率调整值ΔF：

ΔF＝F₂-F₁；

步骤7，根据永磁同步变频电机1的频率调整值ΔF调整永磁同步变频电机1的频率F，改变浆液循环泵3的流量Q和扬程H，改变脱硫喷嘴进口浆液压力P和脱硫喷嘴出口的浆液粒径D，完成浆液循环装置的调度。

实施例3，与第二实施例不同之处在于，步骤6替换为根据总扬程减少量，确定电机频率调整值：

a，若永磁同步变频电机1在原有的设计基础上具有剩余功率，永磁同步变频电机1的频率适当增加，浆液循环泵的流量也会增加，流量的增加能够满足运行要求，无需新启动一台浆液循环泵，该部分能够节省一定的能源，根据总扬程减少量ΔH，确定调整后浆液循环泵轴功率P₂，

其中，P₁为调整前的浆液循环泵3的轴功率；

b，根据P₂和P₁，确定频率调整后永磁同步变频电机1运行频率F₂，频率调整前永磁同步变频电机1运行频率为F₁＝50Hz，如浆液循环泵3的轴功率增加10％：

则循环泵流量增加3.2％；

若浆液循环泵3的轴功率增加15％：

则循环泵流量增加4.55％；

c，根据F₂和F₁，确定电机频率调整值ΔF：

ΔF＝F₂-F₁

这种调整方式即增加了现场的调整手段，也极大地降低运行费用。

本发明具有如下有益效果：通过浆液循环装置及调度方法，解决了由于电厂机组运行负荷波动，煤质的含硫量与设计值偏差较大，从而导致浆液循环泵的设计至与实际运行也出现偏差的问题，达到了循环泵的基础不改造、投资少，采用永磁同步变频电机，工程需要的范围内连续变频调节，实现了精确控制浆液循环泵运行的效果，能够实现机组运行的节能降耗，减少现场的运行费用。

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (4)

1.一种浆液循环装置的调度方法，其特征在于，包括，

步骤1，根据脱硫喷嘴出口的浆液粒径，确定第一扬程减少量：

根据脱硫喷嘴的雾化效果，确定浆液喷淋系统的脱硫喷嘴出口的浆液粒径D，进一步确定脱硫喷嘴进口浆液压力P，最终确定浆液循环泵的第一扬程减小量ΔH₁；

步骤2，根据循环浆液流量上限，确定第二扬程减少量：

在机组100％BMCR工况下，变频后管道阻力Δf₂为：

其中，Q₁为采用高压三相异步电动机时浆液循环泵(3)的流量，ΔQ₁为采用高压三相异步电动机时浆液循环泵(3)的流量余量，Δf₁为Q₁对应的浆液循环管道的阻力，Q₂为采用永磁同步变频电机(1)时浆液循环泵(3)的流量，ΔQ₂为采用永磁同步变频电机(1)时浆液循环泵(3)的流量余量，所述BMCR为电厂锅炉最大连续蒸发量；

根据Δf₂确定浆液循环泵(3)的第二扬程减小量ΔH₂；

步骤3，根据第一扬程减少量和第二扬程减少量，确定总扬程减少量：

采用所述永磁同步变频电机(1)的所述浆液循环泵(3)的总扬程减小量ΔH为：

ΔH＝ΔH₁+ΔH₂

其中，ΔH₁为第一扬程减少量，ΔH₂为第二扬程减少量；

步骤4，根据总扬程减小量，确定浆液循环泵流量：

其中，H为采用永磁同步变频电机(1)时浆液循环泵(3)调频前的扬程，ΔH为总扬程减小量，Q₂为采用永磁同步变频电机(1)时浆液循环泵(3)调频前的流量；

步骤5，检验脱硫喷嘴的流量是否满足运行要求，如果满足则转向步骤6，否则降低第一扬程减小量ΔH₁，并转向步骤3；

步骤6，根据总扬程减少量，确定电机频率调整值：

根据总扬程减少量ΔH，确定频率调整后所述永磁同步变频电机(1)运行频率F₂：

其中，F₁为频率调整前所述永磁同步变频电机(1)运行频率，H为采用永磁同步变频电机(1)时浆液循环泵(3)调频前的扬程，ΔH为总扬程减小量；

根据F₂和F₁，确定所述永磁同步变频电机(1)频率调整值ΔF：

ΔF＝F₂-F₁；

步骤7，根据永磁同步变频电机(1)的频率调整值ΔF调整所述永磁同步变频电机(1)的频率F，改变浆液循环泵(3)的流量Q和扬程H，改变脱硫喷嘴进口浆液压力P和脱硫喷嘴出口的浆液粒径D，完成浆液循环装置的调度。

2.根据权利要求1所述的调度方法，其特征在于，步骤6替换为根据总扬程减少量，确定电机频率调整值：

a，根据总扬程减少量ΔH，确定调整后浆液循环泵轴功率P₂，

其中，P₁为调整前的浆液循环泵(3)的轴功率；

b，根据P₂和P₁，确定频率调整后所述永磁同步变频电机(1)运行频率F₂：

其中，F₁为频率调整前所述永磁同步变频电机(1)运行频率；

c，根据F₂和F₁，确定电机频率调整值ΔF：

ΔF＝F₂-F₁。

3.根据权利要求1所述的调度方法，其特征在于，浆液循环泵的扬程H的计算公式为：

其中，P为脱硫喷嘴进口浆液压力，ρ为浆液密度，g为重力加速度。

4.根据权利要求3所述的调度方法，其特征在于，所述第一扬程减小量ΔH₁的计算公式为：

其中，ΔP为脱硫喷嘴进口浆液压力减小值，ρ为浆液密度，g为重力加速度。

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