目前，隨著國(guó)家對(duì)火電廠的發(fā)展/限制政策“上大壓小”，火電廠機(jī)組單機(jī)容量不斷擴(kuò)大，新建火電廠基本上都為600MW、1000MW以上，而且廣泛應(yīng)用干式飛灰輸送系統(tǒng)。使得火力發(fā)電廠壓縮空氣系統(tǒng)作為空氣動(dòng)力源的建設(shè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大。
對(duì)行業(yè)來說這意味著巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)。因此，深刻了解火電廠壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。
火電廠壓縮空氣系統(tǒng)是火電廠不可或缺的公用系統(tǒng)，主要作用是提供儀表用氣、檢修用氣及除灰輸送用氣等，其可靠性直接影響整個(gè)機(jī)組的有效運(yùn)行。特別是儀用氣系統(tǒng)，關(guān)系著氣動(dòng)閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)能否正常動(dòng)作，影響著整個(gè)火電廠的安全運(yùn)行。
1) 儀用氣，指供火力發(fā)電廠儀表與控制等使用。
熱工儀表用氣( 含布袋除塵器吹掃) 屬于最高品質(zhì)的用氣。具有氣壓氣量基本恒定、用氣過程不可中斷的特點(diǎn)；
2) 廠用氣，指供火力發(fā)電廠檢修、運(yùn)行維護(hù)用。
相對(duì)儀表用氣，物料輸送用氣屬于次一等的用氣，氣壓氣量波動(dòng)較大，但允許短時(shí)間中斷用氣( 中斷的時(shí)間長(zhǎng)短與輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)余量和輸送方式有關(guān))；
3) 輸送用氣，指供工藝氣力輸送各種物料用的壓縮空氣，通常為除灰專業(yè)輸送用氣。
檢修作業(yè)用氣，相對(duì)前兩種是最低級(jí)品質(zhì)的用氣，基本無特殊要求，使用過程也較難把握，可以做到必要時(shí)短時(shí)切斷用戶。
電廠壓縮空氣的品質(zhì)，根據(jù)GB/T 4830－2015《工業(yè)自動(dòng)化儀表 氣源壓力范圍和質(zhì)量》、Q/DG1－J0110－2011《火力發(fā)電廠儀用、廠用壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》以及《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)－火力發(fā)電廠除灰設(shè)計(jì)》中相關(guān)規(guī)定，各氣源應(yīng)符合下表的規(guī)定。
1) 壓力要求：
3) 用量需求：
儀用氣及廠用氣用氣量：根據(jù)《火力發(fā)電廠儀用、廠用壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》，2臺(tái)機(jī)組常見儀用氣及廠用氣用氣量見表：
輸送用氣用氣量：輸送用氣用氣量主要與氣力輸送系統(tǒng)的物料輸送量、物料特性、輸送距離等因素有關(guān)，各電廠輸送用氣用氣量可能會(huì)相差非常大，從每分鐘幾立方到幾百甚至上千立方不等。
通常火電廠壓縮空氣系統(tǒng)可按以下3種方式布置：
1) 按專業(yè)需求分散設(shè)計(jì)分散布置。即分系統(tǒng)分布置，不同專業(yè)各個(gè)單獨(dú)設(shè)空壓機(jī)房，各專業(yè)根據(jù)各自的用氣品質(zhì)單獨(dú)設(shè)壓縮空氣系統(tǒng)；
2) 按專業(yè)需求分散設(shè)計(jì)集中布置。即共用1個(gè)空壓機(jī)房，但各專業(yè)根據(jù)各自的用氣品質(zhì)單獨(dú)設(shè)壓縮空氣系統(tǒng)；
3) 按專業(yè)需求全廠集中設(shè)計(jì)集中布置。即全廠共用1個(gè)空壓機(jī)房，共用1套空壓機(jī)母氣源，再根據(jù)不同品質(zhì)的用氣量需求設(shè)置空氣凈化系統(tǒng)。
火電廠需要壓縮空氣的專業(yè)有熱機(jī)、熱控、除灰、脫硫、上煤、化水等。以上①、②種為傳統(tǒng)的分散布置方式，③是目前推薦的集中布置方式。
常規(guī)分散布置的設(shè)計(jì)，熱機(jī)( 儀表控制、檢修用氣) 、除灰氣力輸送均需單獨(dú)設(shè)空壓機(jī)房，對(duì)于這種常規(guī)的空壓機(jī)分散配置方式，設(shè)備多，系統(tǒng)復(fù)雜。
這種配置方式主要有以下4個(gè)缺點(diǎn)：
①計(jì)算配氣用氣量是按簡(jiǎn)單的疊加方式，忽略了電廠各種用氣有不同時(shí)性；
②各個(gè)用氣系統(tǒng)單獨(dú)配氣源，并均設(shè)運(yùn)行和檢修備用空壓機(jī)，造成重復(fù)備用且各系統(tǒng)間不能相互調(diào)配；
③這種壓縮空氣系統(tǒng)分散布置方式，需設(shè)2座或2座以上的專用空壓機(jī)房，這種分散模式必然會(huì)造成占地面積大，構(gòu)建物多，主廠區(qū)顯得擁擠。也會(huì)帶來噪音源分散，不容易集中治理，增大廠區(qū)內(nèi)的環(huán)境污染；
④從設(shè)備的運(yùn)行管理和檢修維護(hù)方面講，設(shè)備分散布置必然會(huì)帶來一些不方便，輔助設(shè)備多，維護(hù)管理工作量大。
全廠空壓機(jī)站按“系統(tǒng)分開，集中布置”的原則，由全廠空壓機(jī)站向除灰、熱控、熱機(jī)、脫硫等專業(yè)提供氣源，空壓機(jī)出口母管負(fù)責(zé)向不同的凈化設(shè)備供氣。
根據(jù)不同用戶的需求，劃分為精處理、微處理和不處理3個(gè)等級(jí)，在各凈化設(shè)備出口管道形成3種空氣品質(zhì)的供氣母管負(fù)責(zé)供氣。
全廠空壓機(jī)站實(shí)行智能化控制，設(shè)中央控制單元( 中控單元) ，中控單元還可以與集控室通訊，提供系統(tǒng)狀態(tài)及報(bào)警信號(hào)?？諝夂筇幚碓O(shè)備的集控也納入中控單元范圍。
全廠集中布置壓縮空氣系統(tǒng)方案與常規(guī)分散設(shè)計(jì)方案比較來看，可以提高設(shè)備利用率，另外空氣壓縮裝置所需的總占地面積縮小，監(jiān)控費(fèi)用和維修費(fèi)用降低。不論是從系統(tǒng)可靠性、合理性還是經(jīng)濟(jì)性上都優(yōu)于分散配置方案。
電廠空壓機(jī)設(shè)備選型，空壓系統(tǒng)解決方案的選擇是影響火電廠壓縮空氣供應(yīng)的最重要因素之一。
作為設(shè)備供應(yīng)廠家，設(shè)備系統(tǒng)解決方案需要考慮電廠的實(shí)際需求、考慮電廠空壓機(jī)技術(shù)特點(diǎn)及需求，針對(duì)電廠空壓機(jī)的實(shí)際應(yīng)用需求而提出。同時(shí)要綜合各方面因素選擇最佳的設(shè)備投入使用，促進(jìn)電廠設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
目前，火力發(fā)電廠常用空壓機(jī)主要是噴油螺桿式和離心式兩種空壓機(jī)結(jié)構(gòu)型式。離心式空壓機(jī)無油且單臺(tái)排氣量大，運(yùn)行成本相對(duì)較低，初期投資相對(duì)較大。而噴油螺桿排氣量相對(duì)較小，多臺(tái)機(jī)組組合配置靈活，初期投資較小，運(yùn)行成本相對(duì)較高。
目前多數(shù)的火電廠如果采用分散布置的空壓站，大多采用噴油螺桿空壓機(jī)，如果采用集中供氣方式，則通常離心機(jī)+N臺(tái)螺桿機(jī)+N臺(tái)備用的配置方式。
壓縮空氣后處理系統(tǒng)一般根據(jù)空壓機(jī)配置和管網(wǎng)系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，其方案擬定與空壓機(jī)系統(tǒng)管道連接、儲(chǔ)氣罐布置以及空壓機(jī)機(jī)型密切相關(guān)。
后處理設(shè)備綜合選型原則：
1) 單獨(dú)的無熱/微熱再生干燥機(jī)為高耗能產(chǎn)品，僅限于小流量場(chǎng)合使用；
2) 壓力露點(diǎn)為7℃及以上時(shí)，應(yīng)選用冷凍式干燥機(jī)或壓縮熱吸附式干燥機(jī)；
3) 當(dāng)空壓機(jī)采用噴油螺桿機(jī)時(shí)，壓力露點(diǎn)為－10℃及以上時(shí)，宜選用冷凍式+微熱吸附式組合干燥機(jī)或冷凍式+有氣耗鼓風(fēng)外加熱吸附式組合干燥機(jī)；
4) 當(dāng)空壓機(jī)采用噴油螺桿機(jī)時(shí)，壓力露點(diǎn)為－20℃及以下時(shí)，宜選用鼓風(fēng)外加熱( 零氣耗)干燥機(jī)；
6) 當(dāng)空壓機(jī)采用無油或離心機(jī)時(shí)，宜選用零氣耗壓縮熱干燥機(jī)。
總結(jié)：本文初步分析了火電廠壓縮空氣系統(tǒng)的選型配置方案設(shè)計(jì)，在具體工程設(shè)計(jì)中，還應(yīng)考慮其他很多方面，如設(shè)備質(zhì)量、管網(wǎng)設(shè)計(jì)、檢修維護(hù)、系統(tǒng)能效等，需要設(shè)計(jì)院、設(shè)備供應(yīng)商、運(yùn)行單位等不斷努力鉆研和優(yōu)化，為電廠提供一個(gè)高效的壓縮空氣系統(tǒng)。
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