火力發(fā)電廠壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 火力發(fā)電廠壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化及比較摘要：目前火力發(fā)電廠壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要有兩種方式，即壓縮空氣系統(tǒng)統(tǒng)一布置方式和壓縮空氣系統(tǒng)分開布置方式。本文針對(duì)這2種設(shè)計(jì)方案，在設(shè)計(jì)選型、布置方式、以及經(jīng)濟(jì)性方面做了比較，并提出個(gè)人建議。關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；壓縮空氣系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化abstract: at present, the thermal power plant is the design of the compressed air system there are two main ways, namely the compressed air system unified arrange

2、ment and compressed air system separate arrangement. in this paper the two designs on design selection, decorate means, and compared the economic aspect, and puts forward personal advice.keywords: thermal power plant; compressed air system; design; optimization目前，隨著火力發(fā)電廠機(jī)組單機(jī)容量的不斷擴(kuò)大和大量投產(chǎn)，氣力除干灰系統(tǒng)得到了廣泛

3、的應(yīng)用，壓縮空氣系統(tǒng)作為全廠壓縮空氣動(dòng)力源，其建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。因此，壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行安全性、功能齊全性及經(jīng)濟(jì)節(jié)能性對(duì)火力發(fā)電廠的運(yùn)行管理控制具有重要作用和意義。1 火力發(fā)電廠各壓縮空氣用戶對(duì)空氣品質(zhì)的要求按照所需壓縮空氣品質(zhì)的不同，火力發(fā)電廠壓縮空氣用戶可以分為三大類：熱工控制用氣、全廠檢修用氣和物料輸送用氣。各種用氣品質(zhì)和用氣時(shí)間各不相同，其中物料輸送用氣需要連續(xù)供應(yīng)，其品質(zhì)要求為：壓力露點(diǎn)：-40&ordm;c，含油量<1mg/nm3，灰塵粒徑<5um，壓力：0.7mpa；熱工控制用氣要求連續(xù)供應(yīng)，其供氣品質(zhì)要求為：壓力露點(diǎn)：-40&ordm;c，含油量

4、<0.1mg/nm3，灰塵粒徑<1um，壓力：0.6-0.7mpa；全廠檢修用氣相對(duì)前面兩種用氣是品質(zhì)最低、要求最少的用氣，只在全廠停機(jī)檢修時(shí)供應(yīng)，基本沒有特殊要求。詳細(xì)要求見表1-1。按照全廠布置方式的不同，常見的壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有以下兩種：（1）壓縮空氣系統(tǒng)統(tǒng)一配置方式，即全廠共用一個(gè)空壓機(jī)房，共用一套壓縮空氣系統(tǒng)，并根據(jù)不同用氣品質(zhì)及用氣量的要求設(shè)置空氣凈化系統(tǒng)，全廠集中設(shè)計(jì)集中布置；（2）壓縮空氣系統(tǒng)分開配置方式，即按照專業(yè)需求，各個(gè)專業(yè)根據(jù)各自的用氣品質(zhì)和用氣量單獨(dú)設(shè)置壓縮空氣系統(tǒng)，按專業(yè)分散設(shè)計(jì)分散布置。壓縮空氣系統(tǒng)統(tǒng)一配置方案運(yùn)行安全可靠，便于統(tǒng)一管理，更重要的是

5、能夠減少工程成本，因此該方案越來越受到電廠業(yè)主和廣大設(shè)計(jì)同行的認(rèn)可?，F(xiàn)以某燃煤電廠2×1000mw機(jī)組工程壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例，分別對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)統(tǒng)一配置與壓縮空氣系統(tǒng)分開配置方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較。2 工程概況本期工程建設(shè)2×1000mw空冷超超臨界機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝設(shè)施。需要壓縮空氣的專業(yè)有機(jī)務(wù)、除灰、上煤、化學(xué)、脫硫、脫硝、熱控等專業(yè)，可分為干灰輸送用氣、熱控控制用氣和熱機(jī)檢修用氣三大類。各系統(tǒng)對(duì)壓縮空氣用氣量和使用時(shí)間各不相同，詳細(xì)要求見表2-12.1空壓機(jī)設(shè)置方案2.1.1壓縮空氣系統(tǒng)統(tǒng)一配置方案在鍋爐房固定端設(shè)置空壓機(jī)房作為全廠配氣中心，為機(jī)務(wù)、除灰

6、、化學(xué)、脫硫、脫銷等提供儀用氣、檢修氣和氣力輸灰系統(tǒng)用氣。在空壓機(jī)房中，并聯(lián)布置6臺(tái)螺桿式空壓機(jī)，6臺(tái)空氣凈化設(shè)備。空壓機(jī)4臺(tái)運(yùn)行、2臺(tái)備用，其參數(shù)為q=70m3/min，p=0.85mpa，組合式空氣凈化設(shè)備6臺(tái)，其參數(shù)為q=75m3/min，p=0.85mpa。在空壓機(jī)房外，布置2臺(tái)除灰儲(chǔ)氣罐，每臺(tái)容積50m3，布置2臺(tái)儀用儲(chǔ)氣罐，每臺(tái)容積75m3。檢修氣從輸灰用儲(chǔ)氣罐出口母管上接出。2.1.2壓縮空氣系統(tǒng)分開配置方案按照常規(guī)設(shè)計(jì)方案，機(jī)務(wù)與除灰專業(yè)所需空壓機(jī)分開設(shè)置，方案介紹如下：機(jī)務(wù)專業(yè)：火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，發(fā)電廠應(yīng)設(shè)置熱工控制用和檢修用壓縮空氣系統(tǒng)，空氣壓縮機(jī)的臺(tái)數(shù)宜為二臺(tái)運(yùn)

7、行，二臺(tái)備用，總?cè)萘繎?yīng)能滿足熱工控制用氣設(shè)備的最大連續(xù)用氣總量【1】。根據(jù)本期工程全廠所需的儀用、檢修空氣用量，應(yīng)設(shè)置4臺(tái)70m3/min、排氣壓力0.85mpa的空壓機(jī)，2臺(tái)運(yùn)行，2臺(tái)備用，相應(yīng)設(shè)置4臺(tái)75m3/min、排氣壓力0.8mpa的空氣凈化設(shè)備，2臺(tái)運(yùn)行，2臺(tái)備用。除灰專業(yè)：按照火力發(fā)電廠除灰設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程要求，當(dāng)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行3臺(tái)及以上時(shí)，可設(shè)2臺(tái)備用【2】。根據(jù)實(shí)際灰渣量，所需設(shè)置3臺(tái)70m3/min，排氣壓力0.85mpa的空壓機(jī)，2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，相應(yīng)設(shè)置3臺(tái)75m3/min，排氣壓力0.85mpa的空氣凈化設(shè)備，2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。2.2經(jīng)濟(jì)性比較如果壓縮空氣系統(tǒng)采用分開

8、獨(dú)立配置方式，除灰專業(yè)和熱機(jī)專業(yè)分別設(shè)兩處空壓機(jī)房，各專業(yè)供氣系統(tǒng)各行其道，獨(dú)立成各自的系統(tǒng)，不單設(shè)備總量增多，備用設(shè)備臺(tái)數(shù)也增多，另外各個(gè)設(shè)備位置的分散布置，將導(dǎo)致維護(hù)管理難度加大、系統(tǒng)調(diào)控性能變差、建筑面積增加等一系列問題；采用壓縮空氣系統(tǒng)全廠統(tǒng)一配置方式，不僅可以減少設(shè)備總數(shù)量，減少建筑面積，減少起吊設(shè)施，并且系統(tǒng)調(diào)控性能得到提高，備用機(jī)的互相備用可增加系統(tǒng)的可靠性，維護(hù)管理也更方便3。壓縮空氣系統(tǒng)分開布置和統(tǒng)一布置兩種配置方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，壓縮空氣系統(tǒng)統(tǒng)一布置的配置方式經(jīng)濟(jì)性更好，詳細(xì)比較情況見表2-2。3 全廠壓縮空氣系統(tǒng)介紹及設(shè)備選型3.1綜述壓縮空氣系統(tǒng)全廠統(tǒng)一布置時(shí)，可以提高

9、設(shè)備利用率，減少備用設(shè)備數(shù)量，提高壓縮空氣供氣的可靠性。縮小空壓機(jī)與后處理設(shè)備所需的總占地面積，減少監(jiān)控費(fèi)用，同時(shí)也減少了維修費(fèi)用。每臺(tái)空壓機(jī)的內(nèi)部布置由智能控制器，具有操作簡(jiǎn)便、工作參數(shù)可隨時(shí)調(diào)節(jié)、多臺(tái)設(shè)備聯(lián)合控制、故障快速診斷等功能。3.2空壓機(jī)設(shè)備的選型傳統(tǒng)的活塞式空壓機(jī)噪音大，性能不好，產(chǎn)氣壓力不穩(wěn)定，品質(zhì)不良【4】，隨著科技進(jìn)步和價(jià)格下降，螺桿式空壓機(jī)已經(jīng)取代活塞式空壓機(jī)廣泛應(yīng)用于各個(gè)火力發(fā)電廠工程。螺桿式空壓機(jī)是具有螺旋狀轉(zhuǎn)子的容積式壓縮機(jī)，能滿足變工況下大容量、穩(wěn)定氣流的要求。螺桿壓縮機(jī)的主要部件就是陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子，隨著它們依次向前推動(dòng)，減小陰陽(yáng)螺桿與機(jī)殼之間容積，進(jìn)而將空氣進(jìn)行壓縮。

10、每一個(gè)螺桿主機(jī)都有固定的內(nèi)壓縮比，內(nèi)壓縮比主要與轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度、節(jié)距以及排氣口的形狀有關(guān)系。當(dāng)壓縮比與所需的工作壓力相適應(yīng)時(shí)，壓縮空氣效率最高。小尺寸、大流量是螺桿壓縮機(jī)在高轉(zhuǎn)速下工作時(shí)所具有的優(yōu)點(diǎn)【3】。根據(jù)以上所述，本工程壓縮空氣系統(tǒng)中的空壓機(jī)選用螺桿式空壓機(jī)。3.3壓縮空氣后處理設(shè)備的選型經(jīng)過空壓機(jī)壓縮后排出的壓縮空氣含有許多如水滴或蒸汽，油滴或油霧以及灰塵等多余的物質(zhì)，為滿足不同用戶用氣品質(zhì)要求，必須對(duì)空壓機(jī)壓縮后排出的壓縮空氣進(jìn)行處理?？諝夂筇幚碓O(shè)備一般包括干燥設(shè)備和過濾器，為集成式模塊化設(shè)計(jì)，并可以根據(jù)用戶對(duì)空氣品質(zhì)的要求不同，作出相應(yīng)的配置。壓縮空氣經(jīng)過時(shí)，將油、水、灰塵等進(jìn)行分離，處

11、理后的空氣即為符合要求的壓縮空氣。壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性與壓縮空氣后處理設(shè)備的性能有著直接的關(guān)系，因此有必要進(jìn)行優(yōu)化配置【3】。綜合了冷凍式干燥機(jī)和無熱再生式干燥機(jī)的優(yōu)勢(shì)，空氣后處理設(shè)備采用組合式空氣干燥機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)主要有：能量消耗低、再生耗氣量少、壓力露點(diǎn)溫度低且穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便等【3】。3.4儲(chǔ)氣罐的選型為了儲(chǔ)存壓縮空氣，消除由壓力導(dǎo)致的波動(dòng)，壓縮空氣系統(tǒng)需要設(shè)儲(chǔ)氣罐，并且都應(yīng)該配有安全閥和排污閥。合理的儲(chǔ)氣罐設(shè)置可以提高整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)的安全性能，尤其是在極端情況下，對(duì)保證用氣工藝的安全運(yùn)行有著非常重要的作用。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程的規(guī)定【5】，本工程設(shè)置兩個(gè)容量為75m3的儀用儲(chǔ)氣罐，在儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力下降到0.6mpa的過程中仍可以向儀用氣用戶持續(xù)供氣5min。另外設(shè)置2個(gè)容積為50m3的儲(chǔ)氣罐，用來平穩(wěn)輸送干灰。4 全廠壓縮空氣系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的選擇全廠壓縮空氣系統(tǒng)采用智能化控制，設(shè)中控單元，空壓機(jī)群的控制采用節(jié)能型自動(dòng)控制調(diào)節(jié)方式。每臺(tái)空壓機(jī)內(nèi)部有智能控制器，只要輸入系統(tǒng)所需壓力及運(yùn)行方式，不需要任何手動(dòng)操作就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。為了滿足外部壓縮空氣要求，并且實(shí)行輪換制工作方式，中控單元會(huì)根據(jù)系統(tǒng)壓力變化，經(jīng)過優(yōu)化計(jì)算后，自動(dòng)啟