張紅元，李方春，楊關(guān)保

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電廠智慧型壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能改造

張紅元，李方春，楊關(guān)保

（山西瑞光熱電有限責(zé)任公司，山西 榆次 030600）

將儀用空壓機(jī)系統(tǒng)和除灰空壓機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)互通，氣源互補(bǔ)運(yùn)行，有效避免儀用空壓機(jī)頻繁加載和卸載，同時對布袋噴吹和氣力輸灰控制運(yùn)行方式進(jìn)行控制優(yōu)化，減少耗氣量和空壓機(jī)的運(yùn)行臺數(shù)，節(jié)能效果明顯，投資低、風(fēng)險小、收益快。

壓縮空氣；氣源互補(bǔ)；智慧型控制；節(jié)能改造

壓縮空氣是具有多種用途的工藝氣源，其應(yīng)用范圍遍及石油、化工、冶金、電力等各個行業(yè)。瑞光熱電公司的壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在設(shè)備配置和系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式不合理的問題，呈現(xiàn)出“大馬拉小車”的現(xiàn)象，系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式落后，有必要對壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造[1-2]。2017年瑞光熱電公司進(jìn)行了壓縮空氣系統(tǒng)智慧型控制節(jié)能改造，改造后取得了良好的效果。

1 系統(tǒng)簡介

山西瑞光熱電公司設(shè)有專門的空壓機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要為儀表控制裝置、輸灰及布袋噴吹等系統(tǒng)提供壓縮空氣動力源?？諌簷C(jī)房位于兩臺機(jī)組電袋除塵器的中間，系統(tǒng)采用PLC集中控制，作為輔控系統(tǒng)的一部分。目前共有空壓機(jī)9臺，其中儀用空壓機(jī)4臺、除灰空壓機(jī)5臺?？諌簷C(jī)設(shè)備主要參數(shù)如表1所示。

表1 空壓機(jī)設(shè)備主要參數(shù)

設(shè)備名稱數(shù)量/臺型號容積流量/（m3/min）額定功率/ kW備注 儀用空壓機(jī)4R132IU-W8 ROTARY22.3132配套3臺冷干機(jī) 除灰空壓機(jī)4ML300 ROTARY60.2300配套4臺冷干機(jī) 除灰空壓機(jī)（新增）1MM25042.5250配套1臺冷干機(jī)

2 存在的問題

仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，存在的問題主要有：①各空壓機(jī)運(yùn)行處于非智能控制運(yùn)行模式，機(jī)群中各空壓機(jī)缺乏統(tǒng)一優(yōu)化運(yùn)行管控，機(jī)群運(yùn)行效率無法得到保證。②儀用空壓機(jī)2臺運(yùn)行無法維持儀用母管壓力，3臺運(yùn)行造成氣源過剩，導(dǎo)致螺桿空壓機(jī)頻繁加載、卸載，對空壓機(jī)設(shè)備本體的磨損比較嚴(yán)重。③正常運(yùn)行儀用母管壓力存在±0.04 MPa波動，導(dǎo)致一臺空壓機(jī)加載，同時另一臺空壓機(jī)卸載。④部分氣源品質(zhì)要求不高的用戶接入儀用壓縮氣源系統(tǒng)，比如脫銷聲波吹灰器使用儀用壓縮空氣，造成浪費(fèi)。⑤用氣端控制運(yùn)行方式不合理，氣源浪費(fèi)嚴(yán)重，比如電除塵布袋為定時吹灰，當(dāng)布袋差壓不高時不需進(jìn)行清灰，可以減少氣源的浪費(fèi)。⑥灰管輸送過程設(shè)置不合理，供氣流量過大，輸送能效（灰氣比）偏低，輸灰系統(tǒng)在無論是否有灰或是否滿泵的情況下，均定時噴吹，不能滿泵輸灰造成浪費(fèi)。

3 節(jié)能改造方案

壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行效率低、能耗高，在滿足安全穩(wěn)定生產(chǎn)的前提下，按照壓縮空氣節(jié)能理念系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，優(yōu)化目前系統(tǒng)的運(yùn)行方式并最大限度地減少耗氣量、降低能耗。具體改造方案如下所述。

3.1 對用戶進(jìn)行分類優(yōu)化

儀用壓縮空氣壓力高、品質(zhì)好，主要為儀表控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用，機(jī)組正常運(yùn)行時只需一定的壓力保持執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣缸壓力；對氣源品質(zhì)要求不高的用戶，進(jìn)行整合優(yōu)化，減少對儀用壓縮空氣的使用，將聲波吹灰器和廠用壓縮空氣氣源由原儀用壓縮空氣改為除灰空壓機(jī)儲氣罐進(jìn)行供氣。

3.2 優(yōu)化控制方式，合理使用氣源

具體操作時，從以下3方面進(jìn)行優(yōu)化控制：①對布袋除塵器噴吹控制策略進(jìn)行優(yōu)化，將定時噴吹改為定壓噴吹，當(dāng)布袋差壓超過1 100 Pa時開始自動噴吹，當(dāng)差壓低于650 Pa時停止噴吹，減少噴吹次數(shù)。②將脫硝聲波吹灰器的噴吹改為定壓噴吹,系統(tǒng)按照差壓進(jìn)行自動吹灰，減少噴吹次數(shù)，減少不合理的用氣量。目前脫硝聲波吹灰器運(yùn)行方式為每組2臺每次噴吹40 s間隔40 s，6組一個循環(huán)480 s，24 h噴吹180次，對壓縮空氣消耗過大。③將氣力輸灰系統(tǒng)改為料位輸灰方式，通過灰斗料位進(jìn)行輸灰控制，保證滿泵輸灰提高灰氣比，避免半管輸灰造成壓縮空氣的浪費(fèi)。

3.3 增加壓力穩(wěn)定控制系統(tǒng)

把儀用氣源和除灰氣源通過調(diào)節(jié)閥進(jìn)行互聯(lián)，將儀用多余的氣體輸送給除灰系統(tǒng)中，使儀用空壓機(jī)不卸載、不停機(jī)、不頻繁啟動，達(dá)到節(jié)能的效果。壓力穩(wěn)定控制系統(tǒng)如圖1所示。具體實施方案如下：①采用?89的管道40 m，把儀用氣源出口主管與除灰氣源出口主管進(jìn)行連通，中間加2個手動門和1個壓力流量調(diào)節(jié)閥（氣源壓力高于0.7 MPa時打開，壓力低于0.62 MPa時自動關(guān)閉），根據(jù)儀用氣源量的壓力自動調(diào)整閥門的開度。②在連通管路上安裝一個流量孔板，保證壓力流量調(diào)節(jié)閥全部打開，不會影響儀用壓縮空氣的壓力，同時為保證安全，管路上增加一道氣動快關(guān)門，當(dāng)儀用壓力低于0.55 MPa時自動關(guān)閉該氣動門。

1—儀用壓縮出口母管；2—連通管；3—流量孔板；4—氣動快關(guān)門；5—手動門1；6—壓力流量調(diào)節(jié)閥；7—手動門2；8—除灰氣源出口母管

3.4 增加空壓站節(jié)能管控系統(tǒng)模塊

該模塊根據(jù)空壓機(jī)群配置信息，在保障最低供氣壓力的前提下，運(yùn)用負(fù)荷預(yù)測技術(shù)，實現(xiàn)對空壓機(jī)群運(yùn)行的優(yōu)化控制，把系統(tǒng)壓力控制在設(shè)定的很小范圍內(nèi)，降低空壓機(jī)群運(yùn)行能耗。

4 改造效果及經(jīng)濟(jì)效益

4.1 儀用壓縮空氣系統(tǒng)

高壓側(cè)管網(wǎng)的盈余氣體自動補(bǔ)償至低壓管網(wǎng)，高壓側(cè)管網(wǎng)壓力波動范圍由±0.04 MPa降到±0.01 MPa以內(nèi)，減少了空壓機(jī)頻繁調(diào)節(jié)，降低能耗及日常備件消耗。儀用壓縮空氣多余的氣源能夠輸送至除灰系統(tǒng)使用，且不會對儀用壓縮空氣系統(tǒng)的壓力造成影響，平均每小時可向除灰系統(tǒng)輸送115 Nm3的氣量，儀用空壓機(jī)能耗下降約4%。改造后2臺發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時，2臺儀用空壓機(jī)就能夠滿足運(yùn)行要求，不需啟動第3臺儀用空壓機(jī)，每天可節(jié)約電能約3 100 kWh。

4.2 除灰壓縮空氣系統(tǒng)

優(yōu)化氣力輸灰系統(tǒng)在不同時段輸送單元的運(yùn)行組合，降低了系統(tǒng)工作過程中用氣負(fù)荷波動，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，改善現(xiàn)有系統(tǒng)控制方式的性能；輸灰系統(tǒng)滿倉泵輸送，不存在堵灰和浪費(fèi)氣源的情況，減少對管道的磨損，提高灰氣比，降低輸灰頻次20%，降低輸灰流速20%，降低能耗10%。優(yōu)化布袋噴吹和脫硝噴吹系統(tǒng)吹灰方式，將定時噴吹改為定壓噴吹方式，減少氣源浪費(fèi)。2臺發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時，3臺空壓機(jī)就能滿足用氣要求，每天可節(jié)約電能約7 200 kWh。

綜上所述，全廠壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能改造后經(jīng)測算每天可節(jié)約電能約10 000 kWh，每kWh電價以0.32元計算，一個月可節(jié)約費(fèi)用9.6萬元，一個供熱期（5個月）可節(jié)約費(fèi)用48萬元。

5 結(jié)論

利用工業(yè)自動控制系統(tǒng)將壓縮空氣系統(tǒng)的源頭和用戶有機(jī)地結(jié)合起來，實現(xiàn)智慧型控制，達(dá)到節(jié)能的目的，投資少、見效快，值得推廣。

［1］劉濤，程峰.電廠壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能改造及經(jīng)濟(jì)型分析［J］.華電技術(shù)，2014（5）：74-75.

［2］任杰，連世文，陶曉東，等.內(nèi)蒙古豐泰電廠2×200 MW機(jī)組空壓機(jī)系統(tǒng)工作方式分析［J］.制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2004（2）：69-70.

2095－6835（2018）18－0035－02

TQ533

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.035

張紅元（1972—），男，山西忻州人，畢業(yè)于山西經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，工程師，主要從事發(fā)電廠設(shè)備管理工作。李方春（1981—），男，新疆新源人，畢業(yè)于西安理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，工程師，主要從事發(fā)電廠設(shè)備管理工作。楊關(guān)保（1977—），男，山西運(yùn)城人，畢業(yè)于太原重型機(jī)械學(xué)院工程力學(xué)專業(yè)，工程師，主要從事電力設(shè)備管理工作。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕