高壓變頻器在濕法脫硫循環(huán)泵中的應(yīng)用

1、高壓變頻器在濕法脫硫循環(huán)泵中的應(yīng)用摘要：針對(duì)山西某市熱電廠2X300MW國產(chǎn)燃煤亞臨界空冷抽凝式供熱發(fā)電機(jī)組 濕法煙氣脫硫項(xiàng)目中，高壓變頻器對(duì)循環(huán)泵的控制應(yīng)用，詳細(xì)闡述其在DCS系統(tǒng) 中工藝流程、電氣設(shè)計(jì)方案及控制方法。在實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、增加經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí) 保障了漿液的循環(huán)泵依據(jù)負(fù)荷變化，動(dòng)態(tài)跟隨調(diào)節(jié)，變流量調(diào)節(jié)和安全運(yùn)行。關(guān)鍵詞：高壓變頻器；循環(huán)泵；DCS緒論：節(jié)能環(huán)保一直是關(guān)系國計(jì)民生的大事，也是各環(huán)保企業(yè)努力的方向。 本論文針對(duì)國產(chǎn)燃煤亞臨界空冷抽凝式供熱發(fā)電機(jī)組濕法煙氣脫硫運(yùn)營項(xiàng)目中能 源消耗高，運(yùn)營效率差，提出了用高壓變頻器取代工頻，依據(jù)實(shí)際負(fù)荷動(dòng)態(tài)跟隨 調(diào)整循環(huán)泵，實(shí)現(xiàn)變流量調(diào)節(jié)方法

2、，降低企業(yè)能源消耗，提高運(yùn)行安全性。一、工程概況本工程為山西某市熱電廠2X300MW國產(chǎn)燃煤亞臨界空冷抽凝式供熱發(fā)電機(jī) 組濕法煙氣脫硫項(xiàng)目。是城市主要采暖熱源點(diǎn)之一，冬季供熱，夏季發(fā)電，已項(xiàng) 目建成運(yùn)行。本項(xiàng)目為滿足SO2排放要求，在供熱、用電高峰期，煙氣量大，需 要漿液循環(huán)量大，需要多臺(tái)高壓循環(huán)泵滿負(fù)荷運(yùn)行；而供熱、用電低谷期，煙氣 量小，需要漿液量少，需要部分高壓循環(huán)泵低負(fù)荷運(yùn)行，負(fù)荷變化較大，能耗及 安全矛盾較為突出。而傳統(tǒng)工藝中，通常采用工頻系統(tǒng)來控制高壓循環(huán)泵，無法 做到依據(jù)負(fù)荷變化，動(dòng)態(tài)跟隨調(diào)節(jié)，變流量調(diào)節(jié)和安全切換。造成能源浪費(fèi)情況 嚴(yán)重。工頻系統(tǒng)在國產(chǎn)燃煤亞臨界空冷抽凝式供熱發(fā)

3、電機(jī)組濕法煙氣脫硫中控制高 壓循環(huán)泵應(yīng)用具體缺陷如下：（1）能耗大，不能跟蹤負(fù)荷減低能耗。在機(jī)組負(fù)荷較低或入口硫分較低時(shí)，不能搭配漿液循環(huán)泵運(yùn)行。（2）設(shè)備沒有備用，容易造成安全隱患。機(jī)組負(fù)荷高或入口硫分高時(shí)，漿液循環(huán)泵需要全部運(yùn)行，設(shè)備沒有備用，一 旦1臺(tái)設(shè)備故障，將造成環(huán)保不達(dá)標(biāo)，對(duì)運(yùn)行安全造成隱患。（3）設(shè)備磨損大。設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行，漿液泵葉輪磨損嚴(yán)重，使用壽命縮短。鑒于上述問題，結(jié)合工藝要求，增加1臺(tái)循環(huán)泵，采用高壓變頻技術(shù)，通過 調(diào)整變頻器降低電耗。二、工藝流程簡介將其中一臺(tái)漿液循環(huán)泵設(shè)計(jì)為可變頻調(diào)節(jié)，根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)變頻改造的噴 淋層及噴嘴全部重新設(shè)計(jì)。在機(jī)組負(fù)荷較低或入口硫分較低時(shí)

4、，搭配漿液循環(huán)泵運(yùn)行，出口硫濃度遠(yuǎn)低 于環(huán)保要求時(shí)，通過調(diào)整變頻器降低電耗，當(dāng)漿液循環(huán)泵變頻器頻率調(diào)整到將近 80% （轉(zhuǎn)速）時(shí)，關(guān)閉其中某個(gè)噴淋出口閥門，在保證漿液循環(huán)泵出口壓力，依 照本方法依次關(guān)閉噴淋層（建議間隔關(guān)閉），但必須保證至少有一層噴淋層運(yùn)行。 且在運(yùn)行期間，合理切換不同噴淋層間歇運(yùn)行，防止停止運(yùn)行噴淋層堵塞。最終 實(shí)現(xiàn)降低漿液循環(huán)泵運(yùn)行電流，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。以出口煙氣SO2含量為被調(diào)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制（考慮到漿液循環(huán)泵的運(yùn)行 安全，以控制出口壓力在一定范圍為必要條件），動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)出口煙氣SO2含量變 化，并利用DCS進(jìn)行PID計(jì)算，優(yōu)化循環(huán)泵運(yùn)行頻率，且保證漿液循環(huán)泵出口壓力在規(guī)定

5、范圍內(nèi)運(yùn)行。新增漿液循環(huán)泵入口設(shè)置入口電動(dòng)門和放空電動(dòng)門，出口漿液噴淋不再直接 進(jìn)入吸收塔，中間增加了8個(gè)分支電動(dòng)門，分支電動(dòng)門用于控制噴淋量和保證噴 嘴壓頭。循環(huán)泵出口設(shè)置了壓力變送器，用于監(jiān)視噴頭壓力是否達(dá)到額定值。循 環(huán)泵出口設(shè)置沖洗門，用于停機(jī)時(shí)對(duì)循環(huán)泵機(jī)殼的沖洗。三、電氣方案設(shè)計(jì)按照工藝實(shí)際需求，新增電氣系統(tǒng)。在就地新建配電間用于新增高壓變頻器 的布置。為新增循環(huán)泵提供一拖一 /變頻自動(dòng)切換方案，一次系統(tǒng)圖如下：圖中其中QF為上一級(jí)高壓饋線真空斷路器開關(guān)，QS1、QS21、QS22為變頻 器內(nèi)部高壓隔離開關(guān)。QS21和QS22為單刀雙擲開關(guān)，它與QS1設(shè)有機(jī)械、電氣 聯(lián)鎖，即QS1合

6、閘前必須先合QS22； QS21合閘前必須先斷開QS1。工頻運(yùn)行時(shí)，QS22斷開，QS21和QS1閉合，直接啟動(dòng)QF；變Q行時(shí)，QS21斷開，QS22和QS1閉合，啟動(dòng)QF后，啟動(dòng)變頻器。漿液循環(huán)泵變頻運(yùn)行 與工頻運(yùn)行方式同時(shí)具備電氣和機(jī)械閉鎖，一旦變頻故障跳閘手動(dòng)啟動(dòng)工頻泵。 經(jīng)檢查變頻器狀態(tài)良好，可將工頻運(yùn)行狀態(tài)切換到變頻運(yùn)行。變頻器具有本地面板控制功能和遠(yuǎn)方控制功能，兩種控制功能應(yīng)具有轉(zhuǎn)換開 關(guān)或轉(zhuǎn)換鍵。本柜操作盤應(yīng)能進(jìn)行各種控制操作和參數(shù)設(shè)置。顯示面板應(yīng)具有電 流、電壓、頻率、功率、功率因數(shù)、開、停、故障顯示及故障追憶等功能。四、控制方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用DCS進(jìn)行控制，脫硫DCS系統(tǒng)變頻

7、器改造完成后，DCS組態(tài)畫面、 風(fēng)格、操作和邏輯及其硬件設(shè)備與原系統(tǒng)保持一致，軟件系統(tǒng)與原系統(tǒng)完全兼容。 本次煙氣脫硫改造控制系統(tǒng)仍使用原有的電子設(shè)備間、操作員站、工程師站。應(yīng)在投標(biāo)書中列出DCS現(xiàn)場I/O信號(hào)如下：詳細(xì)IO清單見附錄附件1： IO測(cè)點(diǎn)清單控制說明：將其中一臺(tái)漿液循環(huán)泵改造為變頻調(diào)速系統(tǒng)，可根據(jù)生產(chǎn)需求通過轉(zhuǎn)換開關(guān) 進(jìn)行選擇，故障時(shí)自動(dòng)切換為旁路運(yùn)行并報(bào)警，其它泵仍采用現(xiàn)有模式運(yùn)行。改造后，根據(jù) 脫硫入口煙氣量（負(fù)荷）及出口 SO2濃度的變化，調(diào)節(jié)循環(huán)系統(tǒng)流量和壓力，在保證脫硫出 口 SO2濃度低于國家要求排放標(biāo)準(zhǔn)前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能。首先變頻器輸出最低頻率不能低于35Hz，若是太低

8、電機(jī)發(fā)熱厲害，容易損壞電機(jī)。頻率 輸出范圍為3550Hz。啟動(dòng)過程：1）噴淋入口門全部打開，變頻器2）啟動(dòng)循環(huán)泵饋線。3）檢測(cè)循環(huán)泵溫度測(cè)點(diǎn)是否正常。4）打開循環(huán)泵入口。5）啟動(dòng)變頻器。6）根據(jù)負(fù)荷調(diào)整變頻頻率。停止過程：1）停止變頻器。2）關(guān)閉入口閥，入口閥關(guān)到位后開放空閥，放空閥放空5分鐘后，打開沖洗閥。沖洗 10分鐘后關(guān)閉沖洗閥和放空閥。3）關(guān)閉噴淋層閥門。4）停止循環(huán)泵饋線回路電源。負(fù)荷調(diào)整：當(dāng)負(fù)荷滿負(fù)荷時(shí)，變頻器輸出50Hz，8個(gè)電動(dòng)門全部打開，噴漿量最大；當(dāng) 負(fù)荷達(dá)4060%時(shí)，關(guān)閉一半電動(dòng)門，同時(shí)變頻器頻率調(diào)低至3550Hz之間。同時(shí)保證脫硫 效率和噴嘴壓頭。PID調(diào)整：以循環(huán)泵

9、出口壓力為調(diào)整反饋值，調(diào)整變頻，同時(shí)輔助入口 SO2含量，含量 超出設(shè)計(jì)值，直接切換為工頻。五、采用變頻器經(jīng)濟(jì)效益高壓變頻器實(shí)際投資如下：變頻器實(shí)際運(yùn)行節(jié)能效果如下：投資回收周期表如下：山西某市熱電廠2X300MW國產(chǎn)燃煤亞臨界空冷抽凝式供熱發(fā)電機(jī)組濕法煙氣脫硫項(xiàng)目 中，從高壓變頻器投資、投資回收周期、節(jié)能效果可以看到，高壓變頻器經(jīng)濟(jì)效益處于明顯 優(yōu)勢(shì)。高壓變頻器在濕法脫硫循環(huán)泵調(diào)節(jié)的附加收益：工藝變化：投入了高壓變頻器后，可以依據(jù)負(fù)荷變化，動(dòng)態(tài)跟隨SO2含量調(diào)節(jié)脫硫循環(huán) 泵流量，實(shí)現(xiàn)了流量依據(jù)實(shí)際運(yùn)行需要調(diào)整，提高了運(yùn)營效率。增加了循環(huán)泵的安全運(yùn)行。檢修維護(hù)更加方便。節(jié)省運(yùn)營電費(fèi)成本。高壓變頻器的應(yīng)用可以通過DCS系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟隨調(diào)整， 自動(dòng)運(yùn)行，按照脫硫?qū)嶋H需要的漿液量，動(dòng)態(tài)調(diào)整循環(huán)泵輸出，自動(dòng)控制循環(huán)漿液流量。極 大的節(jié)約了電耗，節(jié)省了運(yùn)行成本。六、采用變頻器運(yùn)行缺點(diǎn)雖然高壓變頻器在濕法脫硫漿液循環(huán)泵應(yīng)用中經(jīng)濟(jì)效益和附加效益明顯，節(jié)能效果良好， 但在某些