【干货】火电厂压缩空气系统如何设计？_行业知识_新闻中心

【干货】火电厂压缩空气系统如何设计？

概况

目前，随着国家对火电厂的发展/限制政策“上大压小”，火电厂机组单机容量不断扩大，新建火电厂基本上都为600MW、1000MW以上，而且广泛应用干式飞灰输送系统。使得火力发电厂压缩空气系统作为空气动力源的建设规模也不断扩大。

对行业来说这意味着巨大的商业机会。因此，深刻了解火电厂压缩空气系统设计就显得尤为重要。

火电厂压缩空气系统是火电厂不可或缺的公用系统，主要作用是提供仪表用气、检修用气及除灰输送用气等，其可靠性直接影响整个机组的有效运行。特别是仪用气系统，关系着气动阀门执行机构能否正常动作，影响着整个火电厂的安全运行。

1. 压缩空气分类

电厂压缩空气，通常分为以下3 种：

1) 仪用气，指供火力发电厂仪表与控制等使用。

热工仪表用气( 含布袋除尘器吹扫) 属于最高品质的用气。具有气压气量基本恒定、用气过程不可中断的特点；

2) 厂用气，指供火力发电厂检修、运行维护用。

相对仪表用气，物料输送用气属于次一等的用气，气压气量波动较大，但允许短时间中断用气( 中断的时间长短与输送系统的设计余量和输送方式有关)；

3) 输送用气，指供工艺气力输送各种物料用的压缩空气，通常为除灰专业输送用气。

检修作业用气，相对前两种是最低级品质的用气，基本无特殊要求，使用过程也较难把握，可以做到必要时短时切断用户。

2. 对压缩空气的要求

电厂压缩空气的品质，根据GB/T 4830－2015《工业自动化仪表气源压力范围和质量》、Q/DG1－J0110－2011《火力发电厂仪用、厂用压缩空气系统设计技术导则》以及《电力工程设计手册－火力发电厂除灰设计》中相关规定，各气源应符合下表的规定。

1) 压力要求：

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2) 品质要求

3) 用量需求：

仪用气及厂用气用气量：根据《火力发电厂仪用、厂用压缩空气系统设计技术导则》，2台机组常见仪用气及厂用气用气量见表：

输送用气用气量：输送用气用气量主要与气力输送系统的物料输送量、物料特性、输送距离等因素有关，各电厂输送用气用气量可能会相差非常大，从每分钟几立方到几百甚至上千立方不等。

3. 压缩空气系统的布置方案

通常火电厂压缩空气系统可按以下3种方式布置：

1) 按专业需求分散设计分散布置。即分系统分布置，不同专业各个单独设空压机房，各专业根据各自的用气品质单独设压缩空气系统；

2) 按专业需求分散设计集中布置。即共用1个空压机房，但各专业根据各自的用气品质单独设压缩空气系统；

3) 按专业需求全厂集中设计集中布置。即全厂共用1个空压机房，共用1套空压机母气源，再根据不同品质的用气量需求设置空气净化系统。

火电厂需要压缩空气的专业有热机、热控、除灰、脱硫、上煤、化水等。以上①、②种为传统的分散布置方式，③是目前推荐的集中布置方式。

常规分散布置

常规分散布置的设计，热机( 仪表控制、检修用气) 、除灰气力输送均需单独设空压机房，对于这种常规的空压机分散配置方式，设备多，系统复杂。

这种配置方式主要有以下4个缺点：

①计算配气用气量是按简单的叠加方式，忽略了电厂各种用气有不同时性；

②各个用气系统单独配气源，并均设运行和检修备用空压机，造成重复备用且各系统间不能相互调配；

③这种压缩空气系统分散布置方式，需设2座或2座以上的专用空压机房，这种分散模式必然会造成占地面积大，构建物多，主厂区显得拥挤。也会带来噪音源分散，不容易集中治理，增大厂区内的环境污染；

④从设备的运行管理和检修维护方面讲，设备分散布置必然会带来一些不方便，辅助设备多，维护管理工作量大。

集中布置

全厂空压机站按“系统分开，集中布置”的原则，由全厂空压机站向除灰、热控、热机、脱硫等专业提供气源，空压机出口母管负责向不同的净化设备供气。

根据不同用户的需求，划分为精处理、微处理和不处理3个等级，在各净化设备出口管道形成3种空气品质的供气母管负责供气。

全厂空压机站实行智能化控制，设中央控制单元( 中控单元) ，中控单元还可以与集控室通讯，提供系统状态及报警信号。空气后处理设备的集控也纳入中控单元范围。

全厂集中布置压缩空气系统方案与常规分散设计方案比较来看，可以提高设备利用率，另外空气压缩装置所需的总占地面积缩小，监控费用和维修费用降低。不论是从系统可靠性、合理性还是经济性上都优于分散配置方案。

4. 空压机的选型和配置

电厂空压机设备选型，空压系统解决方案的选择是影响火电厂压缩空气供应的最重要因素之一。

作为设备供应厂家，设备系统解决方案需要考虑电厂的实际需求、考虑电厂空压机技术特点及需求，针对电厂空压机的实际应用需求而提出。同时要综合各方面因素选择最佳的设备投入使用，促进电厂设备的安全稳定运行。

目前，火力发电厂常用空压机主要是喷油螺杆式和离心式两种空压机结构型式。离心式空压机无油且单台排气量大，运行成本相对较低，初期投资相对较大。而喷油螺杆排气量相对较小，多台机组组合配置灵活，初期投资较小，运行成本相对较高。

目前多数的火电厂如果采用分散布置的空压站，大多采用喷油螺杆空压机，如果采用集中供气方式，则通常离心机+N台螺杆机+N台备用的配置方式。

5. 后处理设备的选型

压缩空气后处理系统一般根据空压机配置和管网系统要求进行设计，其方案拟定与空压机系统管道连接、储气罐布置以及空压机机型密切相关。

后处理设备综合选型原则：

1) 单独的无热/微热再生干燥机为高耗能产品，仅限于小流量场合使用；

2) 压力露点为7℃及以上时，应选用冷冻式干燥机或压缩热吸附式干燥机；

3) 当空压机采用喷油螺杆机时，压力露点为－10℃及以上时，宜选用冷冻式+微热吸附式组合干燥机或冷冻式+有气耗鼓风外加热吸附式组合干燥机；

4) 当空压机采用喷油螺杆机时，压力露点为－20℃及以下时，宜选用鼓风外加热( 零气耗)干燥机；

6) 当空压机采用无油或离心机时，宜选用零气耗压缩热干燥机。

总结：本文初步分析了火电厂压缩空气系统的选型配置方案设计，在具体工程设计中，还应考虑其他很多方面，如设备质量、管网设计、检修维护、系统能效等，需要设计院、设备供应商、运行单位等不断努力钻研和优化，为电厂提供一个高效的压缩空气系统。

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