湯傳金

（廣東大唐國(guó)際潮州發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東潮州 515723）

0 引言

壓縮空氣系統(tǒng)是我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域第四能源,其直接電能消耗占比約為企業(yè)能耗的15%～30%，而輸灰系統(tǒng)更是超過(guò)電力企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)的50%以上，因此用氣負(fù)載的波動(dòng)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或配置的不合理將導(dǎo)致大量的能耗浪費(fèi)。本文主要針對(duì)大唐國(guó)際潮州發(fā)電有限責(zé)任公司在空壓機(jī)節(jié)能改造過(guò)程中對(duì)除灰空壓機(jī)系統(tǒng)控制策略的編制和試驗(yàn)進(jìn)行論述，并分析改造前后的節(jié)能效果，為同類(lèi)型電廠空壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行類(lèi)似節(jié)能改造提供參考及借鑒。

1 潮州發(fā)電公司除灰空壓機(jī)系統(tǒng)介紹

潮州發(fā)電公司一期2×600 MW機(jī)組氣力除灰系統(tǒng)共設(shè)有4臺(tái)IR ML250 空壓機(jī)螺桿式空氣壓縮機(jī)，每臺(tái)空氣壓縮機(jī)的流量為43.5 Nm3/min，壓力為0.75 MPa，電機(jī)功率為250 kW，正常工況下，3 臺(tái)運(yùn)行，1 臺(tái)備用。每臺(tái)空壓機(jī)出口均配有冷凍式干燥器，通過(guò)儲(chǔ)氣罐送往用氣點(diǎn)。5 臺(tái)儲(chǔ)氣罐，2 臺(tái)20 m3緩沖貯氣罐；2 臺(tái)10 m3輸送穩(wěn)壓貯氣罐；1 臺(tái)2 m3儀控用氣貯氣罐。輸送穩(wěn)壓貯氣罐的壓縮空氣接自除灰專(zhuān)業(yè)的緩沖貯氣罐，儀控用氣貯氣罐的壓縮空氣接自熱機(jī)專(zhuān)業(yè)貯氣罐出口管道。

二期工程2×1000 MW機(jī)組氣力輸灰系統(tǒng)設(shè)置1 臺(tái)IR ML350-2S 空壓機(jī)和5 臺(tái)CompAir L375-7.5W 螺桿式空氣壓縮機(jī)，4 臺(tái)運(yùn)行、2 臺(tái)備用。布置在一期1號(hào)、2號(hào)機(jī)組的建設(shè)時(shí)預(yù)留的除灰空壓機(jī)房?jī)?nèi)。空壓機(jī)的參數(shù)為：Q=69 m3/min，H=0.75 MPa，由于考慮到電廠來(lái)煤的復(fù)雜性，為保證灰量變化時(shí)系統(tǒng)正常運(yùn)行，空壓機(jī)在選型時(shí)預(yù)留了一定的富裕量。系統(tǒng)還對(duì)應(yīng)設(shè)置6 組高效除油過(guò)濾器和冷凍式干燥器，4 組運(yùn)行、2 組備用，處理后的壓縮空氣經(jīng)4 個(gè)30 m3的儲(chǔ)氣罐，分別至3號(hào)爐、4號(hào)爐輸灰系統(tǒng)。并通過(guò)閥門(mén)與1號(hào)、2號(hào)機(jī)組的壓縮空氣母管相聯(lián)。

原除灰空壓機(jī)系統(tǒng)是分別在就地控制面板設(shè)置各自的加卸載壓力，空壓機(jī)的輸出工作壓力在上下限之間波動(dòng)，輸灰母管壓力聯(lián)鎖值設(shè)定為0.55 MPa。由于煤源種類(lèi)較多（主要有印尼動(dòng)力煤、印尼褐煤、同友煤、神華煤、石炭煤、市場(chǎng)煤等），摻配后入爐煤灰分基本在10%以下，不到輸灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力灰分的1/2，出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象，灰氣比偏小，存在輸灰氣源的極大浪費(fèi)，且輸灰壓力控制過(guò)高，除灰空壓機(jī)加載阻力增大，運(yùn)行電流升高，加載功率增大。

2 輸灰壓縮空氣系統(tǒng)優(yōu)化改造及節(jié)能控制策略

2.1 輸灰壓縮空氣系統(tǒng)優(yōu)化改造

潮州發(fā)電公司在保留原空壓機(jī)系統(tǒng)所有結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上，增加了一套除灰空壓機(jī)整體控制系統(tǒng)，對(duì)所有除灰壓縮空氣系統(tǒng)內(nèi)的全部空壓機(jī)進(jìn)行集中和協(xié)調(diào)控制。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造后，將一期、二期除灰空壓機(jī)界面合并為一張，原有一期空壓機(jī)控制界面取消，原有二期空壓機(jī)控制界面空壓機(jī)部分取消，灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)保持原有狀態(tài)（圖1）。

圖1 改造后除灰壓縮空氣控制界面

改造后除灰空壓機(jī)的所有參數(shù)和報(bào)警都上傳至輔控網(wǎng)和SIS 系統(tǒng)界面，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程全監(jiān)控和歷史趨勢(shì)可查詢，空壓機(jī)加卸載和啟停也全部實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，可手/自動(dòng)切換。運(yùn)行操作人員可通過(guò)設(shè)定空壓機(jī)的邏輯編號(hào)實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)自動(dòng)加卸載和啟停的順序（圖2）。

圖2 改造后除灰空壓機(jī)壓力排序設(shè)定界面

2.2 控制策略

（1）單機(jī)控制策略。改造前原空壓機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)硬線控制可以遠(yuǎn)程控制空壓機(jī)啟停，且由于10 臺(tái)除灰空壓機(jī)品牌不同且同一品牌的空壓機(jī)控制面板型號(hào)也不同，所以綜合以上兩個(gè)條件，在保留原控制系統(tǒng)功能的條件下，本次優(yōu)化系統(tǒng)采用通信控制空壓機(jī)的方式，即通過(guò)發(fā)送通信指令控制空壓機(jī)啟停及加卸載（圖3）。

圖3 單臺(tái)空壓機(jī)新控制系統(tǒng)

（2）總控制策略。壓縮空氣優(yōu)化系統(tǒng)根據(jù)主控壓力點(diǎn)壓力情況協(xié)調(diào)控制空壓機(jī)動(dòng)作。母管壓力1 是原來(lái)一期除灰壓縮空氣緩沖罐入口母管的原有壓力測(cè)點(diǎn)，母管壓力2 是一期除灰壓縮空氣緩沖罐入口母管的新增壓力測(cè)點(diǎn)，母管壓力3 是原來(lái)二期除灰壓縮空氣緩沖罐出口母管的原有壓力測(cè)點(diǎn)。3 根母管壓力按3 取2控制方式顯示。在壓力測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)故障或系統(tǒng)檢修隔離時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行單點(diǎn)壓力測(cè)點(diǎn)切換操作，保證系統(tǒng)壓力正?？刂坪惋@示。根據(jù)比較結(jié)果及運(yùn)行人員設(shè)置的空壓機(jī)運(yùn)行優(yōu)先級(jí)進(jìn)行控制。主控壓力低于設(shè)定值時(shí)，經(jīng)啟動(dòng)延時(shí)后，空壓機(jī)啟動(dòng)（可調(diào)，最小設(shè)置為90 s）?？諌簷C(jī)處于卸載狀態(tài)且平均壓力低于加載壓力，達(dá)到設(shè)定加載延時(shí)后，空壓機(jī)加載（可調(diào)，最小設(shè)置為5 s）?？諌簷C(jī)啟動(dòng)且主控壓力高于卸載載壓力，達(dá)到設(shè)定卸載延時(shí)后，空壓機(jī)卸載（可調(diào)，最小設(shè)置為5 s）?？諌簷C(jī)卸載后必須經(jīng)過(guò)設(shè)置加卸載時(shí)間間隔后才可加載，防止空壓機(jī)頻繁加卸載（可調(diào)，最小設(shè)置為0 s）。

（3）降低輸灰壓力聯(lián)鎖值。在不影響1～4號(hào)爐電除塵正常輸灰的前提下，通過(guò)試驗(yàn)逐步降低電除塵輸灰聯(lián)鎖壓力，降低輸灰壓縮空氣母管運(yùn)行壓力，提高灰氣比，降低除灰空壓機(jī)加載電流，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

第一階段：2020 年3 月3 日—12 日，將1～4號(hào)爐電除塵輸灰壓力聯(lián)鎖值從原來(lái)的0.55 MPa 降低為0.53 MPa，除灰空壓機(jī)加、卸載壓力區(qū)間設(shè)定為0.53～0.63 MPa，控制輸灰壓縮空氣壓力0.53～0.63 MPa。

第二階段：2020 年3 月13 日—12 月31 日，將1～4號(hào)爐電除塵輸灰壓力聯(lián)鎖值降到0.50 MPa，除灰空壓機(jī)加、卸載壓力區(qū)間設(shè)定為0.50～0.60 MPa，控制輸灰壓縮空氣壓力0.50～0.60 MPa。

試驗(yàn)期間1～4號(hào)爐電除塵一二三四五電除塵輸灰周期和落灰時(shí)間保持不變。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及節(jié)能效果比對(duì)

3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

選取改造前（2019 年6—10 月）和改造后（2020 年4—7 月），除灰空壓機(jī)的耗電數(shù)據(jù)對(duì)比（表1、表2）。

表1 優(yōu)化前后除灰空壓機(jī)電流對(duì)比

表2 優(yōu)化前后輸灰耗電率、單耗對(duì)比

計(jì)算公式為：

輸灰耗電率=空壓機(jī)耗電量÷發(fā)電量×100%。

全廠輸灰單耗=全廠除灰空壓機(jī)耗電量÷全廠總?cè)济毫俊?00%。

3.2 改造效果

（1）1～4號(hào)爐電除塵輸灰聯(lián)鎖壓力由0.55 MPa 逐漸降低至0.50 MPa 試驗(yàn)過(guò)程中，未發(fā)生輸灰管道堵灰和輸灰時(shí)間變長(zhǎng)而導(dǎo)致灰斗積灰的異常情況，與輸灰聯(lián)鎖壓力降低前相比未發(fā)生明顯變化，表明在入爐煤灰分不超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)（13%），輸灰聯(lián)鎖壓力降低至0.50 MPa 運(yùn)行是可行的。

（2）輸灰聯(lián)鎖壓力值降低后，輸灰壓縮空氣母管平均運(yùn)行壓力降至0.533 MPa，與降壓前母管平均運(yùn)行壓力0.613 MPa 相比降低0.08 MPa，除灰空壓機(jī)運(yùn)行電流下降1.1～2.5 A。（空壓機(jī)運(yùn)行電流為輸灰壓縮空氣壓力時(shí)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)）

（3）在入爐煤灰分更高（高0.82%），1～4號(hào)爐電除塵輸灰耗電率由優(yōu)化前0.07%降至0.06%，降低14.2%；全廠輸灰單耗由優(yōu)化前1.53 kW·h/t 降至1.28 kW·h/t，降低16.3%，節(jié)能效果明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，節(jié)約能源和人工智能將是今后的方向，作為能源行業(yè)，節(jié)能降耗和智慧電廠也將是未來(lái)努力的目標(biāo)。通過(guò)潮州電廠2×600 MW、2×1000 MW機(jī)組輸灰壓縮空氣系統(tǒng)研究表明，由先進(jìn)的硬件系統(tǒng)和控制策略統(tǒng)一調(diào)度各機(jī)組間的用氣量，保持各機(jī)組最佳灰氣比，實(shí)現(xiàn)了以往傳統(tǒng)系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)的功能，不僅解決了不同品牌空壓機(jī)之間無(wú)法統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制的問(wèn)題，而且由于空壓機(jī)能夠按需供給，通過(guò)試驗(yàn)降低了輸灰聯(lián)鎖壓力，有效降低了耗電率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

引進(jìn)先進(jìn)的控制系統(tǒng)，科學(xué)合理的制定控制策略，這不僅是壓縮空氣系統(tǒng)優(yōu)化改造的方式，也同樣適用于其他傳統(tǒng)的、耗能的、自動(dòng)化水平較低的系統(tǒng)。只有不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)，才能更好地解放生產(chǎn)力，提高設(shè)備的安全性和可靠性。