電廠壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能改造及經(jīng)濟性分析

劉濤，程峰

(山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長治 046021)

1 問題的提出

發(fā)電廠壓縮空氣系統(tǒng)主要為自動控制設(shè)備儀表提供動力(儀用壓縮空氣)、為氣力除灰提供輸送動力(輸灰壓縮空氣)以及為其他用戶提供冷卻或吹掃介質(zhì)(雜用壓縮空氣)。壓縮空氣系統(tǒng)主要依賴空氣壓縮設(shè)備消耗電能做功而產(chǎn)生壓縮空氣，在此過程中，系統(tǒng)能耗較高，是較為昂貴的工藝系統(tǒng)。因此，在保證壓縮空氣系統(tǒng)安全可靠的前提下，改進和提升系統(tǒng)設(shè)備控制模式，輔以必要的系統(tǒng)改造，就可大幅降低能耗，提升效益。

某發(fā)電廠二期2×600 MW機組共設(shè)置13臺噴油螺桿式空氣壓縮機(以下簡稱空壓機)，正常運行方式為5臺運行，8臺備用；除灰輸送用氣后處理設(shè)備為8套帶2級過濾裝置的組合式干燥器；儀表用氣后處理設(shè)備為2套帶3級過濾裝置的組合式干燥器；儲氣罐容量為20 m3，除灰用氣用8個，儀表用氣用3個。輸灰系統(tǒng)采用正壓輸灰方案，把干灰從發(fā)電廠內(nèi)輸送到灰場邊上的灰?guī)熘校斔途嚯x為1 500 m。輸灰工藝需求壓力為0.50 MPa，儀表用壓力為0.55 MPa。

由于輸灰管線較長，在實際運行中，壓縮空氣管網(wǎng)壓力受輸灰因素的影響，波動較大，壓力在0.48～0.76 MPa間波動，空壓機加、卸載頻繁，為了避免電動機頻繁啟、停，取消了空壓機自動啟、停功能，由運行人員根據(jù)管網(wǎng)壓力手動操作。

為了解決空壓機存在的能耗浪費問題，同時減少運行人員的操作量，該發(fā)電廠決定對二期壓縮空氣系統(tǒng)實施節(jié)能技術(shù)改造。

2 技術(shù)改造方案的實施

2010年年初，該電廠提出了二期壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能改造的設(shè)想。2012年1月，正式確定改造方案，項目進入審批、合同招標(biāo)階段。2012年9月，進入施工階段。2013年2月，開始變頻器調(diào)試，2013年4月，2臺變頻器調(diào)試完畢，正式投入運行。

此次壓縮空氣系統(tǒng)改造可分為變頻調(diào)節(jié)、儀表用氣與輸灰用氣分壓調(diào)節(jié)和空壓機群專家節(jié)能控制等3個改造項目。

2.1 變頻調(diào)節(jié)

二期壓縮空氣系統(tǒng)增加2臺變頻器，根據(jù)輸灰母管壓力設(shè)定值調(diào)整變頻器轉(zhuǎn)速，以調(diào)節(jié)輸灰系統(tǒng)壓力。2臺變頻器采用1拖2方式分別接帶#05，#08空壓機，其中，#05與#07空壓機，#06與#08空壓機不能同時選擇變頻方式。

2.2 儀表用氣與輸灰用氣分壓調(diào)節(jié)

儀表用氣和輸灰用氣母管上加裝1個氣動溢流調(diào)節(jié)閥，在維持儀表用氣壓力的同時，多余的壓縮空氣溢流至輸灰用氣系統(tǒng)，實現(xiàn)儀表、輸灰用氣分壓方式運行。

2.3 空壓機群專家節(jié)能控制

空壓機群專家節(jié)能控制系統(tǒng)是根據(jù)儀表用氣系統(tǒng)設(shè)定壓力、空壓機群運行時間等配置信息，自動啟、停所選空壓機(間隔15 min，壓力仍低于設(shè)定值，啟動下一臺設(shè)備)來穩(wěn)定系統(tǒng)壓力在設(shè)定的范圍內(nèi)，在確保壓縮空氣品質(zhì)的前提下，以達到降低空壓機群運行能耗之目的。

二期壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能改造后，采用儀表用氣和輸灰用氣母管分開調(diào)節(jié)的運行方式。為使一期壓縮空氣系統(tǒng)參與節(jié)能調(diào)節(jié)，在滿足工藝系統(tǒng)設(shè)備安全、運行需求的前提下，保證儀表用氣壓力，降低輸灰用氣壓力，最大限度地降低空壓機群運行能耗，可保持一期、二期壓縮空氣系統(tǒng)連通運行。壓縮空氣系統(tǒng)儀表用氣和輸灰用氣分壓運行后，儀表用氣由一期的#5～#8空壓機、二期的#11～#13空壓機供氣；輸灰用氣由一期的#1～#4空壓機和二期的#01～#10空壓機供氣。2臺變頻器投入，正常保持二期#05(或#07)空壓機、#06(或#08)空壓機變頻方式連續(xù)運行，二期#11～#13空壓機2運1備；根據(jù)系統(tǒng)壓力情況，一期儀表用氣、輸灰用氣分別選擇1臺或2臺空壓機運行。

3 壓縮空氣系統(tǒng)改造前、后的能耗對比

為了盡可能客觀反映改造前、后空壓機的能耗變化情況，特選取機組運行方式基本相同的2個月份(2012年11月和2013年5月)進行對比，2個月份均為3臺機組運行，對比結(jié)果見表1～表3。

表1 一期空壓機能耗對比

表2 二期空壓機能耗對比

表3 全廠空壓機能耗對比

3.1 耗電率分析

改造后，全廠除灰空壓機耗電率下降0.013%，下降并不明顯，主要原因是耗電率受發(fā)電量的影響較大，因此，耗電率不能客觀反映此次改造的節(jié)能效果。

3.2 單耗分析

改造后，全廠除灰空壓機每噸煤單耗下降0.418 kW·h。若按年利用小時為5 000 h、煤耗345 g/(kW·h)、原煤熱值20 016 kJ/kg測算，則年耗原煤量可達452.81萬t。

改造后年節(jié)電量：0.418÷1 000×452.81×1 000=1 892.7 (MW·h)。

4 經(jīng)濟性分析

改造后年節(jié)電量1 892.7 MW·h，折合費用為74.52萬元。該項目總投資127.2萬元，則用1.71年即可收回投資。

5 結(jié)論

空壓機耗電率受發(fā)電量的影響較大，改造前、后對比并不明顯，不能客觀反映改造效果?？諌簷C能耗受環(huán)境溫度、入爐煤灰分等的影響較大，不同工況下能耗水平相應(yīng)發(fā)生變化。同時，空壓機耗氣量受檢修、技改、系統(tǒng)設(shè)備保養(yǎng)、工程建設(shè)等用氣量的影響較大，對客觀準(zhǔn)確的評估造成一定困難。改造后，壓縮空氣系統(tǒng)壓力明顯趨于穩(wěn)定，波動幅度減小，運行人員操作量減少，系統(tǒng)運行良好，后期維護費用有所降低。