火力发电厂压缩空气系统设计优化及比较

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 火力发电厂压缩空气系统设计优化 及比较 摘要：目前火力发电厂压缩空气 系统的设计主要有两种方式，即压缩空 气系统统一布置方式和压缩空气系统分 开布置方式。本文针对这 2 种设计方案， 在设计选型、布置方式、以及经济性方 面做了比较，并提出个人建议。 中国论文网 /2/view-12872292.htm 关键词：火力发电厂；压缩空 气系统；设计；优化 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 arrangement and compressed air -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 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 中图分类号：TM621 文献标识 码：A 文章编号： 目前，随着火力发电厂机组单 机容量的不断扩大和大量投产，气力除 干灰系统得到了广泛的应用，压缩空气 系统作为全厂压缩空气动力源，其建设 规模也在不断扩大。因此，压缩空气系 统的运行安全性、功能齐全性及经济节 能性对火力发电厂的运行管理控制具有 重要作用和意义。 1 火力发电厂各压缩空气用户对 空气品质的要求 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 按照所需压缩空气品质的不同， 火力发电厂压缩空气用户可以分为三大 类：热工控制用气、全厂检修用气和物 料输送用气。各种用气品质和用气时间 各不相同，其中物料输送用气需要连续 供应，其品质要求为：压力露点：- 40C，含油量1mg/Nm3，灰尘 粒径5um，压力：0.7MPa；热工控制 用气要求连续供应，其供气品质要求为： 压力露点：-40C，含油量 0.1mg/Nm3，灰尘粒径1um，压力： 0.6-0.7MPa；全厂检修用气相对前面两 种用气是品质最低、要求最少的用气， 只在全厂停机检修时供应，基本没有特 殊要求。详细要求见表 1-1。 按照全厂布置方式的不同，常 见的压缩空气系统设计方案有以下两种： （1）压缩空气系统统一配置方式，即 全厂共用一个空压机房，共用一套压缩 空气系统，并根据不同用气品质及用气 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 量的要求设置空气净化系统，全厂集中 设计集中布置；（2）压缩空气系统分 开配置方式，即按照专业需求，各个专 业根据各自的用气品质和用气量单独设 置压缩空气系统，按专业分散设计分散 布置。压缩空气系统统一配置方案运行 安全可靠，便于统一管理，更重要的是 能够减少工程成本，因此该方案越来越 受到电厂业主和广大设计同行的认可。 现以某燃煤电厂 21000MW 机 组工程压缩空气系统的设计为例，分别 对压缩空气系统统一配置与压缩空气系 统分开配置方案进行技术经济性比较。 2 工程概况 本期工程建设 21000MW 空冷 超超临界机组，同步建设烟气脱硫、脱 硝设施。需要压缩空气的专业有机务、 除灰、上煤、化学、脱硫、脱硝、热控 等专业，可分为干灰输送用气、热控控 制用气和热机检修用气三大类。各系统 对压缩空气用气量和使用时间各不相同， 详细要求见表 2-1 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 2.1 空压机设置方案 2.1.1 压缩空气系统统一配置方案 在锅炉房固定端设置空压机房 作为全厂配气中心，为机务、除灰、化 学、脱硫、脱销等提供仪用气、检修气 和气力输灰系统用气。在空压机房中， 并联布置 6 台螺杆式空压机，6 台空气 净化设备。空压机 4 台运行、2 台备用， 其参数为 Q=70m3/min，P=0.85MPa， 组合式空气净化设备 6 台，其参数为 Q=75m3/min，P=0.85MPa。在空压机房 外，布置 2 台除灰储气罐，每台容积 50m3，布置 2 台仪用储气罐，每台容积 75m3。检修气从输灰用储气罐出口母管 上接出。 2.1.2 压缩空气系统分开配置方案 按照常规设计方案，机务与除 灰专业所需空压机分开设置，方案介绍 如下： 机务专业：火力发电厂设计技 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 术规程规定，发电厂应设置热工控制用 和检修用压缩空气系统，空气压缩机的 台数宜为二台运行，二台备用，总容量 应能满足热工控制用气设备的最大连续 用气总量【1】 。根据本期工程全厂所需 的仪用、检修空气用量，应设置 4 台 70m3/min、排气压力 0.85MPa 的空压机， 2 台运行，2 台备用，相应设置 4 台 75m3/min、排气压力 0.8MPa 的空气净 化设备，2 台运行，2 台备用。 除灰专业：按照火力发电厂 除灰设计技术规程要求，当空气压缩 机运行 3 台及以上时，可设 2 台备用 【2】 。根据实际灰渣量，所需设置 3 台 70m3/min，排气压力 0.85MPa 的空压机， 2 台运行，1 台备用，相应设置 3 台 75m3/min，排气压力 0.85MPa 的空气净 化设备，2 台运行，1 台备用。 2.2 经济性比较 如果压缩空气系统采用分开独 立配置方式，除灰专业和热机专业分别 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 设两处空压机房，各专业供气系统各行 其道，独立成各自的系统，不单设备总 量增多，备用设备台数也增多，另外各 个设备位置的分散布置，将导致维护管 理难度加大、系统调控性能变差、建筑 面积增加等一系列问题；采用压缩空气 系统全厂统一配置方式，不仅可以减少 设备总数量，减少建筑面积，减少起吊 设施，并且系统调控性能得到提高，备 用机的互相备用可增加系统的可靠性， 维护管理也更方便3。 压缩空气系统分开布置和统一 布置两种配置方式进行经济性比较，压 缩空气系统统一布置的配置方式经济性 更好，详细比较情况见表 2-2。 3 全厂压缩空气系统介绍及设备 选型 3.1 综述 压缩空气系统全厂统一布置时， 可以提高设备利用率，减少备用设备数 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 量，提高压缩空气供气的可靠性。缩小 空压机与后处理设备所需的总占地面积， 减少监控费用，同时也减少了维修费用。 每台空压机的内部布置由智能控制器， 具有操作简便、工作参数可随时调节、 多台设备联合控制、故障快速诊断等功 能。 3.2 空压机设备的选型 传统的活塞式空压机噪音大， 性能不好，产气压力不稳定，品质不良 【4】 ，随着科技进步和价格下降，螺杆 式空压机已经取代活塞式空压机广泛应 用于各个火力发电厂工程。螺杆式空压 机是具有螺旋状转子的容积式压缩机， 能满足变工况下大容量、稳定气流的要 求。螺杆压缩机的主要部件就是阴阳转 子，随着它们依次向前推动，减小阴阳 螺杆与机壳之间容积，进而将空气进行 压缩。每一个螺杆主机都有固定的内压 缩比，内压缩比主要与转子长度、节距 以及排气口的形状有关系。当压缩比与 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 所需的工作压力相适应时，压缩空气效 率最高。小尺寸、大流量是螺杆压缩机 在高转速下工作时所具有的优点【3】 。 根据以上所述，本工程压缩空气系统中 的空压机选用螺杆式空压机。 3.3 压缩空气后处理设备的选型 经过空压机压缩后排出的压缩 空气含有许多如水滴或蒸汽，油滴或油 雾以及灰尘等多余的物质，为满足不同 用户用气品质要求，必须对空压机压缩 后排出的压缩空气进行处理。空气后处 理设备一般包括干燥设备和过滤器，为 集成式模块化设计，并可以根据用户对 空气品质的要求不同，作出相应的配置。 压缩空气经过时，将油、水、灰尘等进 行分离，处理后的空气即为符合要求的 压缩空气。压缩空气系统运行的经济性 和安全性与压缩空气后处理设备的性能 有着直接的关系，因此有必要进行优化 配置【3】 。 综合了冷冻式干燥机和无热再 生式干燥机的优势，空气后处理设备采 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 用组合式空气干燥机，其优点主要有： 能量消耗低、再生耗气量少、压力露点 温度低且稳定、结构紧凑、自动化程度 高、操作简便等【3】 。 3.4 储气罐的选型 为了储存压缩空气，消除由压 力导致的波动，压缩空气系统需要设储 气罐，并且都应该配有安全阀和排污阀。 合理的储气罐设置可以提高整个压缩空 气系统的安全性能，尤其是在极端情况 下，对保证用气工艺的安全运行有着非 常重要的作用。根据设计规程的规定 【5】 ，本工程设置两个容量为 75m3 的 仪用储气罐，在储气罐内压力下降到 0.6MPa 的过程中仍可以向仪用气用户 持续供气 5min。另外设置 2 个容积为 50m3 的储气罐，用来平稳输送干灰。 4 全厂压缩空气系统的控制与调 节系统的选择 全厂压缩空气系统采用智能化 控制，设中控单元，空压机群的控制采 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 用节能型自动控制调节方式。每台空压 机内部有智能控制器，只要输入系统所 需压力及运行方式，不需要任何手动操 作就可以实现自动运行。为了满足外部 压缩空气要求，并且实行轮换制工作方 式，中控单元会根据系统压力变化，经 过优化计算后，自动启动不同的空压机， 另外还可以与集控室进行通讯，提供系 统运行状态及报警信号3。 5 结论 综上所述，运行全厂统一布置 供气的方式集中供气的方式，可以减少 设备备用数量、监控费用和维修费用， 减少了设备故障点，减少了占地，维护 费用及工作量相应较少，并且增加系统 可靠性。因此方案一全厂压缩空气系统 统一配置方案在电厂设计中优势更加