火力发电厂压缩空气系统设计优化及比较

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。

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 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

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：-40ºC，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：-40ºC，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2×1000MW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2×1000MW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

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