试析火电厂空压系统节能减排措施

试析火电厂空压系统节能减排措施
发布时间：2022-09-30T05:35:05.457Z 来源：《建筑创作》2022年6期作者：郁继东
[导读] 本文重点针对火电厂空压系统的节能减排措施进行了详细的分析，以供参考。

郁继东
中国汽车工业工程有限公司 300113
摘要：传统的火电厂，在空压系统的设计研究方面，将重点都集中到了空压系统设计的简洁化与空压系统设备运行的可靠性优化方面，并没有对其节能效果予以重点考虑。

在我国大力倡导节能减排发展理念的形势下，火电厂空压系统的设计与配置表现出了明显的滞后性。

基于此，本文重点针对火电厂空压系统的节能减排措施进行了详细的分析，以供参考。

关键词：火电厂，空压系统，节能，减排
空压系统设备是我国火电厂发电机组中的重要组成部分，主要是将压缩气源提供给机组仪用控制设备和气力输灰设施。

但是，受到各种内在因素或外在因素的影响，空压系统在运行过程中存在着明显的工期效率偏低、电量消耗过大等问题。

为了解决这一问题，必须要有借助相应的节能减排措施提高空压系统的运行质量。

一、对空压系统进行针对性的节能设计
（一）选择高低压压缩空气分流系统
根据火电厂具体的用气压力需求，进行常规高压空压机系统的设置和低压空压机系统的设置。

并对这两种系统进行分别设置、分别备用。

根据以往工程资料的收集与分析，可以明确浓相气力除灰系统和石灰石气力输送系统的输送压损主要在0.2MPa--0.3MPa之间波动。

少数火电厂接近0.4MPa。

所以，针对这两种用气，可以辅助以排气压力在0.3MPa--0.55MPa范围内的低压空压机[1]。

如果离心式空压机的额定负荷相对稳定，其运行性能比螺杆机更好。

而在变负荷工况下，螺杆机的运行性能又比离心机更好。

在选择大气量系统的时候，可以对负荷发生变化时系统气量表现出来的特点进行关注，然后将离心机作为主力机稳定运行，将螺杆机为调节运行。

如果空压机的排气压力在0.7MPa左右，排气压力每降低0.1MPa，就会减少7%的能耗。

所以，对低压空压机系统进行合理的利用，在强化空压机系统节能减排方面发挥着十分重要的作用。

（二）对空压机进行合理选型
对火电厂的具体用气条件和系统选择要求进行分析，并以此为基础对空压机系统进行合理的选择，在强化空压机系统节能减排效果方面发挥着十分重要的作用。

在我国大力倡导节能减排发展理念的形势下，火电厂设备的节能减排也受到高度的关注。

而能源效率等级，则是评估设备节能效果的关键性指标。

目前，空压机行业已经对容积式空压机能效等级进行了划分。

首先，1级能效的空压机节能减排效果最好，2级能效的空压机节能减排效果优于3级能效的空压机10%。

根据理论测算，一台空压机的运行速度为40m3/min，排气压力为0.7MPa，按照一年运行5500h、电价0.4元/度计算，持续运行5年所产生的能源消耗费用，就可以买一台相同型号的设备[2]。

但是，我国市面上1级能效的空压机设备数量非常少，所以可以先使用能效等级为2级的空压机，彻底淘汰不具有节能功能的空压机设备。

目前，低压空压机主要有三种类型：第一种是离心式空压机、第二种是喷油螺杆式空压机、第三种是无油螺杆式空压机。

在选择低压空压机的时候，必须要对其实际的能效水平予以关注。

（三）对后处理设备进行选型
对压力露点要求进行分析，并在此基础上，对后处理设备进行选择，优先使用零气耗压缩热和外加热后处理设备。

因为如果低压空气的体积偏大，流速较快，就必须要加大相应后处理设备的选型。

而这，就会导致再生耗气量的加大。

此时，如果使用零气耗后处理设备，不仅可以加强再生耗气量损耗的控制，减少用气，还可以对空压机的容积流量进行控制，实现空压机运行能耗的最小化。

二、对火电厂空压系统进行科学合理的保养与维护
（一）定期清洗冷却器
如果空压机的中、后冷却器和油冷却器处于长时间运行状态，那么冷却水中就会不可避免的出现一些杂质或细菌。

如果不对这些杂质或细菌进行有效的清理，换热器表面就会逐渐形成水垢，进而对空压系统的换热效率产生影响[3]。

如果空压机的温度上升1℃，那么空压机的产气量就会减少0.5%。

由此可见，空压机的换热效率降低，不仅会增大空压机安全事故的发生几率，还会使空压机在运行过程中出现更多的能量损耗。

鉴于此，非常有必要对空压机系统中的各个冷却器进行定期的清洗。

一般情况下，清洗冷却器的方式主要包含两种：一种是化学清洗方式、另一种是拆卸机械清洗方式。

无论选择何种清洗方式，都需要对冷却水的水质特点进行分析，并以此为基础明确具体的清洗周期。

通常可以每半年清洗一次或者每年仅清洗一次。

（二）及时清理或更换吸气过滤器
如果空气质量欠佳，空压机的吸气过滤器必然会吸入一些粉尘或油气。

如果空压机长期处于空气质量欠佳的环境下运行，那么吸气过滤器必然会被粉尘或油气堵塞，进而对空压机的进风量和进气压力产生影响。

如果空压机的进风量较少，相应的排气量也会降低。

为了保证供气负荷的稳定性，就必须要增加开机数。

如果空压机的进气压力上升1PSI，那么空压机的运行功率就会增加4%。

空压机运行功率过大，将有可能因为无法承受过大的吸风阻力而出现停机故障[4]。

由此可见，为了实现空压机系统的节能减排，对空压机的吸气过滤器进行妥善的保养、检测以及维修，提升空压机的运行效率，是一种非常有效的措施。

（三）妥善处理冷却水的水质
目前，我国火电厂空压机的冷却循环水以开式系统，含盐浓度偏高，所以很容易在冷却器换热表面形成水垢。

根据以往的空压机运行维修保养经验，发现如果换热界面的水垢已经达到0.6mm，那么为了保证空压机的换热效果，就必须要额外付出10%的能量消耗。

所以，为了提升空压机的运行稳定性，降低空压机运行过程总的能耗，达到节能减排的目的，就必须要对冷却水的水质进行妥善的处理。

针对冷却水水质的处理，以下几种方法的应用频率最高：第一PH值调节方法、第二软化水处理方法、第三电子静电场处理方法、第四磁化处理方
法、第五利用人工/自动加药设备对系统进行加药的方法等[5]。

三、对火电厂空压系统进行能源回收和废热再利用
（一）对火电厂空压系统进行能源回收和废热再利用的必要性据统计，我国火电厂空压系统在运行过程中的耗电量占据总耗电量的10%。

但消耗的电能中仅有15%的输入功率可以成功转化为压缩空气的势能。

剩余85%的电能均转化为热能。

根据国内外空压机厂商提供点击数参与与实际回收热能回收统计，当空压机处于持续满载运行状态的时候，产生的热量堪比空压机轴功率的110%--150%。

因此，能源回收和废热再利用，也是火电厂空压系统实现节能减排的一大措施。

即在热能转换原理的支持下，将空压系统运行过程中即将要散发的热量进行回收，并将其转换到水里，会使水的温度升高。

将这些热水应用到车间采暖、员工洗澡以及其他各种对热水有需求的场合中，也是一种非常经济、实用的节能方式。

（二）对火电厂空压系统进行能源回收和废热再利用的可行性根据空压机生产厂家的反复研究，发现能量和废热回收装置的出水温度，可以结合用户的实际需求，调整到40℃--75℃之间。

虽然不同厂家生产出来的空压机在结构形式方面有着明显的差异，对于润滑油的使用种类也有着不同的要求，但是在排气温度方面的要求差异却很小，即标准的运行温度范围都集中在70℃--95℃之间。

如此高的温度，可以有效保证冷却水顺利的加热至75℃。

所以，利用相应的能量和废热回收装置，对空压系统运行中产生的热能进行回收再利用，具有较高的可行性。

根据实验，1台30HP螺杆式空压机运行中回收的能量和废热，可以满足150人--400人的热水供应需求；一台50HP螺杆式空压机运行中回收的能量和废热，可以满足200人--600人的热水供应需求；一台100HP螺杆式空压机运行中回收的能量和废热，可以满足500人--1200人的热水供应需求，且不会产生额外的运行成本。

（三）对火电厂空压系统进行能源回收和废热再利用的优势将火电厂的能量和废热进行回收再利用，主要表现出了以下几方面的优势。

首先，将空压系统的能量与废热进行回收再利用，可以帮助空压机更好的散热，使空压系统始终处于良好运行状态。

利用能量和废热回收装置，将空压系统运行过程中产生的绝大部分能量和废热回收起来，可以暂时关停空压机的散热风扇，进而将空压系统运行中产生的电能消耗降到最低，降低润滑油编制、电线接头老化等问题的出现几率[6]。

其次，将空压系统的能量与废热进行回收再利用，可以明显降低空压系统的运行成本。

因为利用能量和废热回收装置，并不会产生额外的能源消耗。

只需要一次性投资做好设备的改造，就可以实现能量和废热的有效回收。

最后，将空压系统的能量与废热进行回收再利用，并将热水输送到需要的地方，可以将由此而产生的化石能源消耗量降到最低，进而减少有害气体和二氧化碳气体的排放。

四、对火电厂空压系统进行节能改造
对火电厂的空压系统进行节能改造，可以明显提高空压系统的节能减排效果。

首先，对火电厂的多台空压系统进行集中控制。

一般情况下，火电厂会根据具体的用气情况，进行空压机运行台数的自动控制。

在正式开始节能改造之前，火电厂的空压机开启台数是相对固定的。

当用气减少到一定程度时，空压机为了减少产气量，可以适当的缩短加载时间。

如果用气量继续减少，那么一些性能突出的空压机就会自动跳转到停机状态。

但是，在火电厂用气量减少时，空压机处于卸载状态，同样会产生电能的消耗。

对空压机进行节能改造，合理关停一定数量的空压机，就可以实现电能的有效节约。

其次，可以借助变频调速方式来加强空压机电动机轴功率输出的控制。

在正式开始节能改造之前，如果空压机的压力到达设定压力值，那么就会出现自动卸荷情况。

而空压机进行节能改造，将空压机的自动卸荷变成降低转速，那么也可以减少空压机的产气量，并将压力控制在气网所需的最低压力值上。

这样一来，空压机从卸荷状态突然转换到加载状态，也不会产生过多的电能消耗。

当电机运转频率降低，甚至比工频还低的时候，电机轴的输出功率也会相应的减少。

结语：
综上所述，在我国节能减排的发展理念下，各行各业都在探索有效的节能减排的方法。

在火电厂的日常运行过程中，空压系统的运行存在着较大的能源消耗。

要想提升空压系统的节能减排效果，不仅要对空压系统进行针对性的节能设计，还要空压系统进行科学合理的保养与维护，使空压系统始终处于最佳运行状态。

与此同时，还要对空压系统进行能源回收和废热再利用进行研究。

将空压机运行过程中产生的多余的能量应用到车间采暖、冬季采暖以及员工洗澡等方面。

参考文献：
[1] 李大明,罗艳丽. 火电厂空压系统节能减排新思路及新技术[J]. 压缩机技术,2014(1):49-52.
[2] 西安西热锅炉环保工程有限公司. 一种基于火电厂烟气余热梯级利用的节能减排系统:CN201520095385.4[P]. 2015-07-22.
[3] 赵欣儒,霍俊梅. 压缩空气系统节能技术的研究与应用[J]. 冶金能源,2021,40(2):55-57.
[4] 朱水兴,王文杰,杨明,等. 空压系统节能改造实例及推广价值[J]. 上海节能,2020(1):55-59.
[5]张智斌,刘凤,王进艳,童川.空压机余热回收与设备节能减排的推广实施[J].能源与节能,2014(05):73-75.
[6]韩惠畴.火电厂空压机余热利用效益分析[J].低碳世界,2019,9(10):81-82.。