發(fā)電廠儀用壓縮空氣聯(lián)絡(luò)運(yùn)行的試驗(yàn)研究與節(jié)能分析

李 敏

（浙能蘭溪發(fā)電有限公司，浙江 蘭溪 321000）

壓縮空氣系統(tǒng)是火力發(fā)電廠中重要的公用系統(tǒng)，為機(jī)組控制系統(tǒng)提供儀用氣源，壓縮空氣系統(tǒng)使用中存在效率偏低的現(xiàn)象。隨著火電機(jī)組容量增加，要求火力發(fā)電廠的運(yùn)行水平相應(yīng)提高，如何合理配置壓縮空氣系統(tǒng)成為節(jié)能降耗一項(xiàng)值得研究的專題。

1 壓縮空氣系統(tǒng)分列運(yùn)行的節(jié)能潛力

蘭溪發(fā)電廠一、二期工程為4×600 MW超臨界機(jī)組。一期、二期儀用壓縮空氣系統(tǒng)現(xiàn)分列運(yùn)行，各有4臺(tái)空氣壓縮機(jī)（簡(jiǎn)稱空壓機(jī)）提供氣源，運(yùn)行方式均為2臺(tái)運(yùn)行 （1臺(tái)保持長(zhǎng)期加載，1臺(tái)通過加/卸載運(yùn)行控制母管壓力），2臺(tái)備用。機(jī)組配套的空壓機(jī)型號(hào)為GA250W-8.5，噴油水冷螺桿式，容量41.7 m3/min（標(biāo)況），額定/工作壓力0.8/0.85 MPa，排氣溫度44℃，配套電動(dòng)機(jī)功率250 kW。

一期空壓機(jī)加載時(shí)間在40%左右（加載時(shí)間/運(yùn)行時(shí)間），二期空壓機(jī)加載時(shí)間在25%左右。根據(jù)火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于壓縮空氣18.0.3規(guī)定，壓縮空氣2臺(tái)機(jī)組設(shè)一個(gè)供氣單元，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，也可多臺(tái)機(jī)組設(shè)1個(gè)供氣單元。如能實(shí)現(xiàn)一、二期儀用壓縮空氣系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，僅需3臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行（2臺(tái)長(zhǎng)期加載，1臺(tái)加/卸載運(yùn)行）即可滿足4臺(tái)機(jī)組的儀用壓縮空氣用氣，相比目前運(yùn)行方式可以減少1臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行。

2 壓縮空氣聯(lián)絡(luò)運(yùn)行的模擬試驗(yàn)

2.1 聯(lián)絡(luò)運(yùn)行的模擬試驗(yàn)工況

試驗(yàn)前一期空壓機(jī)01號(hào)A、01號(hào)B和二期空壓機(jī)02號(hào)C、02號(hào)D 4臺(tái)運(yùn)行，為確保試驗(yàn)不影響機(jī)組的安全運(yùn)行，試驗(yàn)中只是改變要停運(yùn)的空壓機(jī)的加/卸載設(shè)定值，使其處于長(zhǎng)期卸載狀態(tài)而不實(shí)際停運(yùn)，用電量統(tǒng)計(jì)時(shí)將其耗電量剔除，試驗(yàn)過程模擬2種聯(lián)絡(luò)運(yùn)行方式。

方式一：一期1臺(tái)長(zhǎng)期加載，1臺(tái)加/卸載運(yùn)行，二期1臺(tái)長(zhǎng)期加載運(yùn)行工況，并在此運(yùn)行方式下模擬二期空壓機(jī)跳閘后儀用氣母管壓力降低的突發(fā)異常工況。

方式二：一期和二期各1臺(tái)長(zhǎng)期加載，1臺(tái)加/卸載運(yùn)行工況，并在運(yùn)行方式下模擬一期空壓機(jī)跳閘后儀用氣母管壓力降低的異常工況。

2.2 聯(lián)絡(luò)運(yùn)行方式的安全性分析

由于聯(lián)絡(luò)運(yùn)行后系統(tǒng)容量增加了約1倍，儀用儲(chǔ)氣罐由單系統(tǒng)的4個(gè)增加到并列運(yùn)行后的8個(gè)，聯(lián)絡(luò)運(yùn)行后的系統(tǒng)蓄能大增，使系統(tǒng)的壓力波動(dòng)幅值減小、使用周期加長(zhǎng)，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，減少疲勞應(yīng)力。圖1顯示了不同運(yùn)行方式下空壓機(jī)出口壓力脈動(dòng)周期的比較，從圖1中可見，卸載02號(hào)D空壓機(jī)后（運(yùn)行方式一），二期空壓機(jī)出口壓力峰/谷值由原來的0.81/0.72 MPa下降到0.75/0.71 MPa，母管壓力峰谷差減小了0.05 MPa，同時(shí)加/卸周期由原運(yùn)行方式的6 min延長(zhǎng)到10 min以上。同時(shí)，二期儀用氣母管壓力值變化也有下降趨勢(shì)，二期2臺(tái)空壓機(jī)儀用氣母管壓力由原來的0.74/0.7 MPa下降到0.73/0.69 MPa。

圖1 各種運(yùn)行方式下空壓機(jī)出口壓力脈動(dòng)周期

在運(yùn)行方式一條件下，將02號(hào)C空壓機(jī)切到卸載狀態(tài)，模擬02號(hào)C空壓機(jī)跳閘，各空壓機(jī)電流、出口壓力和儀用氣母管壓力的變化顯示于圖2中，空壓機(jī)出口母管壓力從0.74 MPa下降到0.68 MPa歷時(shí)3′16″，壓力下降速率約為0.02 MPa/min；儀用氣母管壓力從0.72 MPa下降到0.68 MPa，壓力下降速率為0.012 MPa。而實(shí)際空壓機(jī)跳閘到聯(lián)鎖啟動(dòng)帶出力僅需40 s左右，3臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)，從1臺(tái)長(zhǎng)加載的空壓機(jī)突然跳閘到備用空壓機(jī)聯(lián)啟帶出力過程中，儀用氣壓力波動(dòng)不大，可以保證儀用氣用戶的安全。

圖2 各空壓機(jī)電流、出口壓力和儀用氣母管壓力變化曲線

在運(yùn)行方式二中空壓機(jī)02號(hào)D處于卸載狀態(tài)下，模擬01號(hào)B空壓機(jī)跳閘，經(jīng)1′18″后02號(hào)D空壓機(jī)重新加載，2′22″后一期空壓機(jī)出口壓力降到0.68 MPa，壓降速率為0.034 MPa/min，比運(yùn)行方式一下模擬02號(hào)C空壓機(jī)跳閘時(shí)要快很多，但仍能滿足備用空壓機(jī)啟動(dòng)帶出力所需的時(shí)間要求，運(yùn)行方式二的安全性能夠得到保障，停運(yùn)1臺(tái)空壓機(jī)后壓縮空氣系統(tǒng)加載時(shí)間見表1。

表1 停運(yùn)1臺(tái)空壓機(jī)后加載時(shí)間 s

為了防止壓縮空氣管路突然泄漏較大等情況發(fā)生，及滿足快速隔離查漏需要，在正式投運(yùn)前需在1號(hào)、2號(hào)儀用氣聯(lián)絡(luò)手動(dòng)閥之間加裝一個(gè)氣動(dòng)快關(guān)閥。

2.3 聯(lián)絡(luò)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析

原運(yùn)行方式與聯(lián)絡(luò)運(yùn)行方式下空壓機(jī)耗電比較如表2所示。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，停運(yùn)1臺(tái)空壓機(jī)后，節(jié)電量沒有達(dá)到1臺(tái)空壓機(jī)卸載運(yùn)行時(shí)的每小時(shí)電量（按空載電流170 A計(jì)算為89 kWh），主要原因是聯(lián)絡(luò)運(yùn)行后1臺(tái)空壓機(jī)加/卸時(shí)間比大于原運(yùn)行方式下2臺(tái)空壓機(jī)之和。

表2 不同運(yùn)行方式下運(yùn)行空壓機(jī)的耗電統(tǒng)計(jì)

表2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，運(yùn)行方式一可節(jié)電48 kWh/h，運(yùn)行方式二可節(jié)電58 kWh/h，運(yùn)行方式二要比運(yùn)行方式一更經(jīng)濟(jì)。其原因是管道輸送距離的不同，二期空壓機(jī)房在2號(hào)、3號(hào)機(jī)組之間，當(dāng)二期2臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)，壓縮空氣系統(tǒng)的輸送距離比一期二臺(tái)運(yùn)行時(shí)要短很多，從表1中的加/卸時(shí)間也可以看出，運(yùn)行方式二的加/卸載周期比運(yùn)行方式一短102 s，說明運(yùn)行方式二能使母管壓力更快地達(dá)到設(shè)定值。

3 結(jié)論

（1）一、二期儀用壓縮空氣系統(tǒng)由分列運(yùn)行改為聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，能滿足4臺(tái)機(jī)組的供氣需要和機(jī)組運(yùn)行的安全性要求。

（2）空壓機(jī)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行方式節(jié)電約50 kWh/h，同時(shí)停運(yùn)1臺(tái)空壓機(jī)每年能節(jié)約定期保養(yǎng)費(fèi)用5萬元左右。

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