电厂压缩空气系统节能增效优化运行技术
发表时间：2020-04-03T05:38:06.209Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年24期作者：严浩东[导读] 本文主要针对电厂压缩空气系统节能增效优化运行技术展开分析，文章中首先介绍了实施背景，然后介绍了内涵和做法，最后介绍了管理创新的效果。

福建福清核电有限公司福建福清 350318
摘要：在电力需求增长放缓，新能源装机容量占比不断提高等因素影响下，电厂发电设备平均利用小时数持续下降，发电市场竞争加剧。

在此严峻的市场环境下，企业只能从内部挖掘潜能，提质增效。

本文主要针对电厂压缩空气系统节能增效优化运行技术展开分析，文章中首先介绍了实施背景，然后介绍了内涵和做法，最后介绍了管理创新的效果。

关键词：电场；压缩空气系统；节能增效
华能湖南岳阳发电有限责任公司二、三期压缩空气系统存在气力输送系统运行效率低，耗气量大（12台空压机运行），运行能耗较高。

因此，对二、三期压缩空气系统进行节能改造，构建起二、三期机组大管网供气系统，优化当前压缩空气系统的运行方式并最大限度的减少其耗气量、降低能耗，降低维护费用，有效降低厂用电率，经济效益明显。

针对不同物质，可对应不同的参数进行调试输送，避免了因灰质变差时，输灰气量不足，导致输灰不畅，从而降低了机组限出力的效益损失风险。

一.施背景
压缩空气不同于一次能源，压缩空气是一种耗能工质，它是利用一次能源或二次能源经空压机转换而来的载能工质，在整个气动系统中，能量的转换过程为：空压机中电动机输出的轴功率在气源装置处转换为气动功率并储存在压缩空气中，再通过供气管网输送到气缸、喷嘴等末端气动设备处，在那里做功驱动设备运转输出机械动力。

整个过程中，空压机的耗电约占系统能耗的96%，空气净化设备的耗电约占3%，其它的过程约占1%。

电厂典型气动系统的能耗分布如图1所示。

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图2压缩空气系统节能增效优化运行技术管理路线图
该压缩空气系统整体节能增效优化运行技术涵盖压缩空气系统的三大环节：
1.装置（减少空压机运行台数，降低运行和维保费用）
螺杆空压机群智能调度技术根据空压机群配置信息，在保障最低供气压力的前提下，运用预测学习+专家系统+自学习智能控制技术，实现对空压机群运行的优化控制，从而把系统压力控制在设定的很小范围内，减少降低空压机群运行能耗，达到节能的目的。

2.管网（流量调度，提高运行效率）
流量需求控制柜安装在高（仪表供气管道）低压（除灰供气管道）管网间，将高压侧管网的盈余气体补偿至低压管网，始终保持高压侧管网压力稳定在设定值，减少空压机频繁调节，保证仪用空压机高效率运行并输出压力稳定，从而降低空压机群的运行能耗。

3.设备（减少气力输灰系统耗气量）
气力输灰专家控制系统把所有输灰单元整体调度运行，该控制系统基于动态平衡的新型气力输灰系统的专家控制策略，进而优化气力输灰系统在不同时段输送单元的运行组合，降低气力除灰系统整体工作过程中用气负荷波动及输送耗气量，提高气力输灰系统的运行效率，改善现有气力输灰系统控制方式的控制性能低、能耗浪费严重的问题。

在压缩空气系统节能增效优化运行技术管理创新之初，既没有电厂压缩空气系统节能优化运行的国家标准，也没有燃机组节能优化运行的成功经验，毫无疑问，要实现这个目标必将充满了困难和挑战。

华能湖南岳阳发电有限责任公司联合北京东方创信节能科技有限公司，对电厂压缩空气系统节能增效优化运行技术路线及关键技术开展了系统的研究。

通过自主创新和集成创新，2015年6月创新提出了电厂压缩空气系统节能增效优化运行技术路线，并编制了《电厂压缩空气系统节能增效优化运行技术指南》等技术标准，建立了压缩空气系统节能增效优化运行技术路线的标准技术体系。

突破单一设备节能运行的常规设计理念，提出以协同控制理念为基础，实现压缩空气供、需匹配的节能运行目标，采用根据输灰管道其灰气比（落料时间）、气相速度（灰管压力）、管段特性对输灰过程的影响建立的各电场的输灰过程中耗气量模型，合理提高单次输送灰量，降低输送过程中耗气量；采用通过SVM预测控制技术建立了单位时间内多电场优化组合运行同时输灰的输送模型，降低了气力输灰系统（多电场同时输灰）运行过程中的峰值耗气量；采用在高（仪表供气管道）低压（除灰供气管道）管网间进行智能流量调度，将高压侧管网的盈余气体补偿至低压管网，始终保持高压侧管网压力稳定在设定值，减少空压机频繁调节，保证仪用空压机高效率运行并输出压力稳定，从而降低空压机群的运行能耗；采用一种基于气动系统用气流量需求预测的新型空压机群控制策略，进而优化空压机群在不同时段的运行组合，提高空压机群的运行效率，改善了空压机群控制方式的控制性能低、能耗浪费严重的问题，从而降低空压机群的运行能耗。

降低工程造价，提高企业收益。

充分挖掘现有压缩空气系统控制设备的控制性能的潜力，在不对设备进行大的改造以及增加大量设备的前提下，通过对现有设备结构的改进及布置优化，提高压缩空气系统各环节设备的性能。

在压缩空气系统投资仅增加10%左右的情况下，实现空压机群运行功率每小时最少减少平均运行功率220千瓦停运1台以上200千瓦空压机）；输灰系统输灰管道输送频率降低20%；输灰系统输灰耗气量波动降低30%；仪表系统供气压力波动降低85%；脱硫系统供气压力波动降低85%；输灰系统供气压力波动降低50%；空压机加卸载频率降低80%。

三、管理创新的效果
电厂压缩空气系统节能增效优化运行技术将对我国的大型电厂压缩空气系统节能增效优化运行技术的大规模发展产生巨大的推动作用，同时也将产生极大的经济效益、社会效益和环境效益。

相对于改造前，改造后停运1台空压机，一年至少节省维护费用5万元。

改造后气力输送设备平均减少20%的输送频率，降低20%的输送流速，大大降低了输灰管道的磨损，极大地减少管道和气动阀门的维护成本，根据当前气力输送设备每年维护费用折算，改造后预计每年至少减少其维护成本15万元以上；综上，改造后一年内节省上述两项维护费用共计25万元。

优化了当前压缩空气系统的相关设备运行方式并最大限度地减少其耗气量、降低能耗，节能量每小时最少减少平均运行功率210千瓦，直接经济效益每年最少可节省电费92万多元（0.5元/度），有效降低厂用电率，经济效益显著。

新安装的输灰管道智能流量控制系统可调性好，针对不同物质，可对应不同的参数进行调试输送。

避免了因灰质变差时，输灰气量不足，导致输灰不畅，从而降低了机组限出力的效益损失风险。

总结
电厂压缩空气系统节能增效优化运行技术将对我国的大型电厂压缩空气系统节能增效优化运行技术的大规模发展产生巨大的推动作用，同时也将产生极大的经济效益、社会效益和环境效益。

通过对电厂压缩空气系统节能增效优化运行技术展开探究，对于促进电场实现节能增效有着很重要的意义。

参考文献
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