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【干貨】火電廠壓縮空氣系統如何設計?

作者:admin    發布時間:2020-03-14 22:20     瀏覽次數 :


 概況 

 
目前,隨著國家對火電廠的發展/限制政策“上大壓小”,火電廠機組單機容量不斷擴大,新建火電廠基本上都為600MW、1000MW以上,而且廣泛應用干式飛灰輸送系統。使得火力發電廠壓縮空氣系統作為空氣動力源的建設規模也不斷擴大。

對行業來說這意味著巨大的商業機會。因此,深刻了解火電廠壓縮空氣系統設計就顯得尤為重要。

 

 

火電廠壓縮空氣系統是火電廠不可或缺的公用系統,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機組的有效運行。特別是儀用氣系統,關系著氣動閥門執行機構能否正常動作,影響著整個火電廠的安全運行。

 

1. 壓縮空氣分類

電廠壓縮空氣,通常分為以下3 種:

1) 儀用氣,指供火力發電廠儀表與控制等使用。

熱工儀表用氣( 含布袋除塵器吹掃) 屬于最高品質的用氣。具有氣壓氣量基本恒定、用氣過程不可中斷的特點;

2) 廠用氣,指供火力發電廠檢修、運行維護用。

相對儀表用氣,物料輸送用氣屬于次一等的用氣,氣壓氣量波動較大,但允許短時間中斷用氣( 中斷的時間長短與輸送系統的設計余量和輸送方式有關);

3) 輸送用氣,指供工藝氣力輸送各種物料用的壓縮空氣,通常為除灰專業輸送用氣。

檢修作業用氣,相對前兩種是最低級品質的用氣,基本無特殊要求,使用過程也較難把握,可以做到必要時短時切斷用戶。

 

2. 對壓縮空氣的要求

電廠壓縮空氣的品質,根據GB/T 4830-2015《工業自動化儀表 氣源壓力范圍和質量》、Q/DG1-J0110-2011《火力發電廠儀用、廠用壓縮空氣系統設計技術導則》以及《電力工程設計手冊-火力發電廠除灰設計》中相關規定,各氣源應符合下表的規定。

1) 壓力要求:

2) 品質要求:

 

3) 用量需求:

儀用氣及廠用氣用氣量:根據《火力發電廠儀用、廠用壓縮空氣系統設計技術導則》,2臺機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的物料輸送量、物料特性、輸送距離等因素有關,各電廠輸送用氣用氣量可能會相差非常大,從每分鐘幾立方到幾百甚至上千立方不等。

 

3. 壓縮空氣系統的布置方案

通?;痣姀S壓縮空氣系統可按以下3種方式布置:
1) 按專業需求分散設計分散布置。即分系統分布置,不同專業各個單獨設空壓機房,各專業根據各自的用氣品質單獨設壓縮空氣系統;
2) 按專業需求分散設計集中布置。即共用1個空壓機房,但各專業根據各自的用氣品質單獨設壓縮空氣系統;
3) 按專業需求全廠集中設計集中布置。即全廠共用1個空壓機房,共用1套空壓機母氣源,再根據不同品質的用氣量需求設置空氣凈化系統。

火電廠需要壓縮空氣的專業有熱機、熱控、除灰、脫硫、上煤、化水等。以上①、②種為傳統的分散布置方式,③是目前推薦的集中布置方式。

常規分散布置
常規分散布置的設計,熱機( 儀表控制、檢修用氣) 、除灰氣力輸送均需單獨設空壓機房,對于這種常規的空壓機分散配置方式,設備多,系統復雜。

這種配置方式主要有以下4個缺點:
①計算配氣用氣量是按簡單的疊加方式,忽略了電廠各種用氣有不同時性;
②各個用氣系統單獨配氣源,并均設運行和檢修備用空壓機,造成重復備用且各系統間不能相互調配;

③這種壓縮空氣系統分散布置方式,需設2座或2座以上的專用空壓機房,這種分散模式必然會造成占地面積大,構建物多,主廠區顯得擁擠。也會帶來噪音源分散,不容易集中治理,增大廠區內的環境污染;

④從設備的運行管理和檢修維護方面講,設備分散布置必然會帶來一些不方便,輔助設備多,維護管理工作量大。
集中布置
全廠空壓機站按“系統分開,集中布置”的原則,由全廠空壓機站向除灰、熱控、熱機、脫硫等專業提供氣源,空壓機出口母管負責向不同的凈化設備供氣。

根據不同用戶的需求,劃分為精處理、微處理和不處理3個等級,在各凈化設備出口管道形成3種空氣品質的供氣母管負責供氣。
全廠空壓機站實行智能化控制,設中央控制單元( 中控單元) ,中控單元還可以與集控室通訊,提供系統狀態及報警信號??諝夂筇幚碓O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方案與常規分散設計方案比較來看,可以提高設備利用率,另外空氣壓縮裝置所需的總占地面積縮小,監控費用和維修費用降低。不論是從系統可靠性、合理性還是經濟性上都優于分散配置方案。

 

4. 空壓機的選型和配置

電廠空壓機設備選型,空壓系統解決方案的選擇是影響火電廠壓縮空氣供應的最重要因素之一。
作為設備供應廠家,設備系統解決方案需要考慮電廠的實際需求、考慮電廠空壓機技術特點及需求,針對電廠空壓機的實際應用需求而提出。同時要綜合各方面因素選擇最佳的設備投入使用,促進電廠設備的安全穩定運行。
目前,火力發電廠常用空壓機主要是噴油螺桿式和離心式兩種空壓機結構型式。離心式空壓機無油且單臺排氣量大,運行成本相對較低,初期投資相對較大。而噴油螺桿排氣量相對較小,多臺機組組合配置靈活,初期投資較小,運行成本相對較高。
目前多數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,如果采用集中供氣方式,則通常離心機+N臺螺桿機+N臺備用的配置方式。

 

5. 后處理設備的選型

壓縮空氣后處理系統一般根據空壓機配置和管網系統要求進行設計,其方案擬定與空壓機系統管道連接、儲氣罐布置以及空壓機機型密切相關。

后處理設備綜合選型原則:

1) 單獨的無熱/微熱再生干燥機為高耗能產品,僅限于小流量場合使用;

2) 壓力露點為7℃及以上時,應選用冷凍式干燥機或壓縮熱吸附式干燥機;

3) 當空壓機采用噴油螺桿機時,壓力露點為-10℃及以上時,宜選用冷凍式+微熱吸附式組合干燥機或冷凍式+有氣耗鼓風外加熱吸附式組合干燥機;

4) 當空壓機采用噴油螺桿機時,壓力露點為-20℃及以下時,宜選用鼓風外加熱( 零氣耗)干燥機;

6) 當空壓機采用無油或離心機時,宜選用零氣耗壓縮熱干燥機。

 

總結:本文初步分析了火電廠壓縮空氣系統的選型配置方案設計,在具體工程設計中,還應考慮其他很多方面,如設備質量、管網設計、檢修維護、系統能效等,需要設計院、設備供應商、運行單位等不斷努力鉆研和優化,為電廠提供一個高效的壓縮空氣系統。

 

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