文_詹蓓蓓 大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司

1 研究背景

近年來(lái)，隨著中國(guó)政府“一帶一路”倡儀的推進(jìn)，中方企業(yè)紛紛出海承攬項(xiàng)目。印度作為“一帶一路“沿線(xiàn)最大燃煤電力市場(chǎng)，中方環(huán)保企業(yè)在印度執(zhí)行了不少火電環(huán)保項(xiàng)目，比如煙氣脫硫，然而在執(zhí)行這些項(xiàng)目時(shí)，往往會(huì)忽視電耗值的計(jì)算，實(shí)際上印度發(fā)電企業(yè)對(duì)電耗值這一性能指標(biāo)非?？粗?，對(duì)于超出保證值的措施非常嚴(yán)厲，輕則罰款，重則拒收。所以在投標(biāo)階段對(duì)于電耗值的計(jì)算和保證尤為重要，直接影響著最終性能測(cè)試驗(yàn)收能否通過(guò)和項(xiàng)目能否盈利。需要說(shuō)明的是，電耗計(jì)算值并不等于最終實(shí)際考核電耗值，后者為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)基于考核點(diǎn)運(yùn)行工況的實(shí)測(cè)值，需要區(qū)分概念。國(guó)內(nèi)項(xiàng)目對(duì)于電耗值的計(jì)算并無(wú)統(tǒng)一規(guī)定或成文標(biāo)準(zhǔn)，常用算法為軸功率法，即將設(shè)備軸功率區(qū)分運(yùn)行狀況相加求和。但基于設(shè)計(jì)規(guī)范中的其它規(guī)定，以及電動(dòng)機(jī)功率傳遞原理，可推演出另外兩種算法。

2 幾種可用的計(jì)算方法對(duì)比

2.1 軸功率法

軸功率法是最基礎(chǔ)的算法，也是以往國(guó)內(nèi)項(xiàng)目最常用的算法，即將電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的軸功率直接相加。在給定軸功率的前提下，將泵或風(fēng)機(jī)等設(shè)備的軸功率全部相加，所得之和即為電耗值，即：

式中：Ps——電動(dòng)機(jī)的軸功率；

K t——負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，對(duì)于連續(xù)運(yùn)行（包括經(jīng)常連續(xù)、不經(jīng)常連續(xù)）的電動(dòng)機(jī)取1，短時(shí)及斷續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)取0.5。對(duì)于24h 內(nèi)變動(dòng)大的負(fù)荷，如磨機(jī)制粉部分，可對(duì)該系數(shù)進(jìn)行修正，將24h 內(nèi)該設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時(shí)間除以24h 折算成負(fù)荷同時(shí)系數(shù)。

這種算法的前提是，給定的軸功率為設(shè)計(jì)工況下驅(qū)動(dòng)設(shè)備所需的功率值，考慮到實(shí)際運(yùn)行工況很少會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)工況，多數(shù)情況是在低于設(shè)計(jì)工況的條件下運(yùn)行，所以相對(duì)于實(shí)際運(yùn)行情況，該給定的軸功率值有一定的裕度。這種計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單直觀，缺點(diǎn)是：①雖然在軸功率的計(jì)算過(guò)程中考慮了一定的裕度，但是未考慮電機(jī)的損耗；②裕度為多少并不清楚，是否能折抵該損耗并不確定；③雖然依據(jù)驅(qū)動(dòng)設(shè)備所需軸功率計(jì)算考慮到了每一個(gè)設(shè)備的最大輸出功率，但未考慮機(jī)組整體運(yùn)行情況。

2.2 額定功率換算法

雖然對(duì)于電耗值無(wú)規(guī)程規(guī)范明文規(guī)定，但《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中對(duì)廠用電率有明確的估算方法，理論上，可以依據(jù)廠用電率估算值反推出電耗估算值。

廠用電率設(shè)計(jì)值可按下列公式計(jì)算：

式中:Pg——發(fā)電機(jī)的額定功率，即100%出力時(shí)的功率。

則電耗可按：

式中：Sc——廠用電計(jì)算負(fù)荷(kVA)；

?cosφav×——電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行功率時(shí)的平均功率因數(shù)，一般取0.8;

Sc廠用電計(jì)算負(fù)荷參考《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》廠用電的負(fù)荷計(jì)算方法中的換算系數(shù)法，見(jiàn)公式（4），故該電耗計(jì)算法可稱(chēng)為額定功率換算法。

式中：K——換算系數(shù)，按設(shè)計(jì)規(guī)范選取數(shù)值,大于200MW的機(jī)組脫硫系統(tǒng)，高壓電動(dòng)機(jī)按0.85 選取，低壓電動(dòng)機(jī)按0.7選取；

Pc——電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率(kW)，計(jì)算方法參考設(shè)計(jì)規(guī)程，按電動(dòng)機(jī)負(fù)荷特點(diǎn)進(jìn)行劃分和確定。

綜合以上廠用電率估算方法及負(fù)荷計(jì)劃方法，得到電耗計(jì)算公式為：

式中：Pe——電機(jī)額定功率，只計(jì)算經(jīng)常連續(xù)運(yùn)行的負(fù)荷；

Kt——負(fù)荷同時(shí)系數(shù)。

額定功率換算法由廠用電率計(jì)算方法演化而來(lái)，可以看作是電廠長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中一段時(shí)間的平均電耗值。但廠用電率計(jì)算方法本身為近似計(jì)算，且很多電廠實(shí)際運(yùn)行時(shí)煤源與設(shè)計(jì)煤種相比較，波動(dòng)范圍較大，業(yè)主為保證運(yùn)行時(shí)的脫硫效率滿(mǎn)足環(huán)保要求，會(huì)選擇較高的SO2濃度作為設(shè)計(jì)值。同時(shí)，印度業(yè)主在要求設(shè)備選型時(shí)，均以設(shè)計(jì)點(diǎn)工況要求選型，并要求較大余量，而性能保證值是基于保證點(diǎn)功況給出，這樣會(huì)導(dǎo)致設(shè)備選型的額定功率會(huì)偏大，與實(shí)際驅(qū)動(dòng)設(shè)備所需軸功率出現(xiàn)偏離。但是經(jīng)過(guò)系數(shù)K 調(diào)整，可以將這種偏離調(diào)整到一定范圍內(nèi)，但這種調(diào)整是比較粗略的。

2.3 電機(jī)效率法

電機(jī)效率法，即在軸功率法的基礎(chǔ)上，再通過(guò)電機(jī)功率傳遞的原理，即：實(shí)際電耗值為電機(jī)輸入端所需功率，軸功率為電機(jī)輸出端功率，二者之差即為電機(jī)功率損耗，后者與前者之比即為電機(jī)效率。所以，要考慮將電機(jī)的損耗值計(jì)入總電耗，可采用以下公式計(jì)算：

式中：Kt——負(fù)荷同時(shí)系數(shù)電機(jī)；

Ps——電機(jī)軸功率；

η——電機(jī)效率，可采用廠家提供的電機(jī)參數(shù)，如無(wú)，可根據(jù)選定的電機(jī)能耗等級(jí)查詢(xún)《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了不同能效等級(jí)的各額定功率電機(jī)所對(duì)應(yīng)的電機(jī)效率限值。

該方法解決了額定功率折算法可能會(huì)出現(xiàn)與單個(gè)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況有偏離的情況，又解決了軸功率法未考慮電機(jī)損耗的問(wèn)題，綜合了這兩個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)。從單個(gè)設(shè)備計(jì)算來(lái)講，這種方法是比較精確的，但是最大的問(wèn)題是忽略了系統(tǒng)的整體性和波動(dòng)性，在實(shí)際運(yùn)行中，所有的設(shè)備并非總是在一定工況下運(yùn)行。所以理論上看，這是最保險(xiǎn)的計(jì)算方法，但如果從準(zhǔn)確性的角度，同樣需要引入系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

3 實(shí)例分析

以印度南部某2×600MW 燃煤機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)為例，該項(xiàng)目為濕法脫硫，含吸收塔煙氣處理、GGH、石灰石制漿、皮帶脫水、廢水處理等部分。采用以上3 種方法計(jì)算其在保證點(diǎn)工況的電耗值，進(jìn)行對(duì)比，如表1 所示。

表1 3種計(jì)算方法計(jì)算電耗對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出，軸功率法與額定功率換算法得出的電耗值非常接近，其中額定功率換算法得出的值最低。3 種方法中，電機(jī)效率法得出的值最高，從理論上看，電機(jī)效率法是最保險(xiǎn)的計(jì)算方法，考慮到了每一個(gè)設(shè)備在設(shè)計(jì)工況下所需的軸功率，同時(shí)也考慮了電機(jī)的損耗，表1 中的計(jì)算結(jié)果也驗(yàn)證了這一點(diǎn)，但與電廠長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)可能存在脫節(jié)。在實(shí)際的長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，電耗值與機(jī)組運(yùn)行狀況、脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行都息息相關(guān)。

故可得出結(jié)論：①電機(jī)效率法計(jì)算所得電耗接近于實(shí)際運(yùn)行中的峰值電耗；②額定功率換算法得出的電耗更接近于長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行中的平均值，而根據(jù)廠用電設(shè)計(jì)規(guī)范的描述，以及實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行廠用電率一般低于設(shè)計(jì)廠用電率，可見(jiàn)在實(shí)際運(yùn)行中，電機(jī)效率法計(jì)算所得電耗應(yīng)該要略高于長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行中的平均電耗值。但性能測(cè)試階段是要求在指定性能保證工況下運(yùn)行，并實(shí)測(cè)電耗值，這種情況下是否也適用結(jié)論②，性能測(cè)試實(shí)測(cè)電耗值與上述3 種方法哪一種更貼合，需要待下一階段依據(jù)該項(xiàng)目性能測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析和判斷。而在性能測(cè)試階段，也可通過(guò)改善運(yùn)行條件，如適當(dāng)停運(yùn)循環(huán)泵、保持合理的吸收塔漿液密度和液位、使用脫硫添加劑、綜合調(diào)配增壓風(fēng)機(jī)出力、合理控制GGH 等多種措施來(lái)優(yōu)化運(yùn)行，從而達(dá)到降低電耗的目的。