以某电厂为例，通过大容量压缩空气系统优化的典型案例比较，说明经过优化后的节能效果。该电厂为2×600 MW 循环流化床锅炉(circulating fluidized bed boiler, CFB) 机组， 四炉两机，全厂采用集中空压机站。

当地1996年～2007年主要气象资料平均值见表1

经过除灰、热控、热机等专业统计，全厂需要的压缩空气用量见表2。

全厂耗气量合计为580Nm³/min， 考虑到后处理选用组合式干燥机，在压力露点为-20℃时再生耗气量为4%，用气点压缩余量修正后的标准容积流量Qe为：

Qe =580×(1+4%)= 603.2 Nm³/min
根据全厂耗气量合计，计算空压机自由出风量【Free Air Delivery， FAD，指经过压缩机压缩后的空气体积以入气口的自由空气状况( 温度，压力，湿度等) 来表示】：

Qfad＝(PN/P)×[(273＋t)/(273＋tN)]×Qe

式中：

Qfad为空压机FAD流量(m³/min)；

PN为标准大气压，绝对压力(MPa)，取0.1013；

P为空压机工作环境压力，绝对压力(MPa)，忽略空气中水蒸气分压，近似取当地大气压0.1013；

t为空压机工作环境温度(℃ )，取40.7；tN为标准状态温度(℃ )，取0；

Qe为用气点压缩余量修正后的标准容积流量(Nm³/min)，计算得603.2。

将数值代入，计算得Qfad＝693m³/min。

原设计方案按全厂集中方案拟定，采用同容量，同型号空压机。设备配置见表3。

优化设计方案采用高低压分开方案，高压空压机部分采用喷油螺杆式空压机，低压空压机部分推荐采用低压离心式空压机＋低压螺杆式空压机组合的方案。通过计算， 低压空压机出口压力选用0.55MPa ；后处理设备选用零气耗鼓风外加热干燥机和零气耗压缩外加热干燥机；经过流量修正计算，空压机的FAD选型流量降低。

根据公式(1) 高压部分FAD流量计算结果为：75m³/min。

低压部分FAD流量计算结果为：595m³/min。优化后的方案配置见表4。

本案例中，优化后的系统综合比功率降低了1.73kW/(m³/min)，年运行电费节约270万元( 约占原设计方案年运行电费的28％ )，优化成果显著，详见图2。

虽然初投资有所增加，但优化设计方案的全寿命期总价仍比原设计方案节约25%左右。

结论

本文的案例表明，优化后的系统节能效果显著。对于大容量空压机站的节能设计可采用如下方法：

1) 当火电厂低压耗气量超过300Nm³/min时，空压机站系统推荐按高、低压压缩空气系统分流设计，仪用气系统采用高压螺杆机，输送用气系统采用低压离心＋低压螺杆机供气的方案。

2) 空压机设备合理选型，选择能效等级高、比功率较低的空压机产品。

3) 后处理设备优化配置，根据压力露点需求选用零气耗或低气耗的后处理设备。

4) 除了单个设备选择节能产品，同时要满足系统能效高的要求。

5) 宜对系统及管网进行精确计算，满足系统在稳定负荷以及负荷波动情况下的控制要求。

6) 有条件的可对空压机站的余热回收利用。

●

2023/8/26

Youth Day