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以某電廠為例，通過大容量壓縮空氣系統(tǒng)優(yōu)化的典型案例比較，說明經(jīng)過優(yōu)化后的節(jié)能效果。該電廠為2×600 MW 循環(huán)流化床鍋爐(circulating fluidized bed boiler, CFB) 機(jī)組， 四爐兩機(jī)，全廠采用集中空壓機(jī)站。

當(dāng)?shù)?996年～2007年主要?dú)庀筚Y料平均值見表1

經(jīng)過除灰、熱控、熱機(jī)等專業(yè)統(tǒng)計(jì)，全廠需要的壓縮空氣用量見表2。

全廠耗氣量合計(jì)為580Nm3/min， 考慮到后處理選用組合式干燥機(jī)，在壓力露點(diǎn)為-20℃時(shí)再生耗氣量為4%，用氣點(diǎn)壓縮余量修正后的標(biāo)準(zhǔn)容積流量Qe為：

Qe =580×(1+4%)= 603.2 Nm3/min
根據(jù)全廠耗氣量合計(jì)，計(jì)算空壓機(jī)自由出風(fēng)量【Free Air Delivery， FAD，指經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后的空氣體積以入氣口的自由空氣狀況( 溫度，壓力，濕度等) 來表示】：

Qfad＝(PN/P)×[(273＋t)/(273＋tN)]×Qe

式中：

Qfad為空壓機(jī)FAD流量(m3/min)；

PN為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，絕對(duì)壓力(MPa)，取0.1013；

P為空壓機(jī)工作環(huán)境壓力，絕對(duì)壓力(MPa)，忽略空氣中水蒸氣分壓，近似取當(dāng)?shù)卮髿鈮?.1013；

t為空壓機(jī)工作環(huán)境溫度(℃ )，取40.7；tN為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度(℃ )，取0；

Qe為用氣點(diǎn)壓縮余量修正后的標(biāo)準(zhǔn)容積流量(Nm3/min)，計(jì)算得603.2。

將數(shù)值代入，計(jì)算得Qfad＝693m3/min。

原設(shè)計(jì)方案按全廠集中方案擬定，采用同容量，同型號(hào)空壓機(jī)。設(shè)備配置見表3。

優(yōu)化設(shè)計(jì)方案采用高低壓分開方案，高壓空壓機(jī)部分采用噴油螺桿式空壓機(jī)，低壓空壓機(jī)部分推薦采用低壓離心式空壓機(jī)＋低壓螺桿式空壓機(jī)組合的方案。通過計(jì)算， 低壓空壓機(jī)出口壓力選用0.55MPa ；后處理設(shè)備選用零氣耗鼓風(fēng)外加熱干燥機(jī)和零氣耗壓縮外加熱干燥機(jī)；經(jīng)過流量修正計(jì)算，空壓機(jī)的FAD選型流量降低。

根據(jù)公式(1) 高壓部分FAD流量計(jì)算結(jié)果為：75m3/min。

低壓部分FAD流量計(jì)算結(jié)果為：595m3/min。優(yōu)化后的方案配置見表4。

本案例中，優(yōu)化后的系統(tǒng)綜合比功率降低了1.73kW/(m3/min)，年運(yùn)行電費(fèi)節(jié)約270萬元( 約占原設(shè)計(jì)方案年運(yùn)行電費(fèi)的28％ )，優(yōu)化成果顯著，詳見圖2。

雖然初投資有所增加，但優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的全壽命期總價(jià)仍比原設(shè)計(jì)方案節(jié)約25%左右。

結(jié)論

本文的案例表明，優(yōu)化后的系統(tǒng)節(jié)能效果顯著。對(duì)于大容量空壓機(jī)站的節(jié)能設(shè)計(jì)可采用如下方法：

1) 當(dāng)火電廠低壓耗氣量超過300Nm3/min時(shí)，空壓機(jī)站系統(tǒng)推薦按高、低壓壓縮空氣系統(tǒng)分流設(shè)計(jì)，儀用氣系統(tǒng)采用高壓螺桿機(jī)，輸送用氣系統(tǒng)采用低壓離心＋低壓螺桿機(jī)供氣的方案。

2) 空壓機(jī)設(shè)備合理選型，選擇能效等級(jí)高、比功率較低的空壓機(jī)產(chǎn)品。

3) 后處理設(shè)備優(yōu)化配置，根據(jù)壓力露點(diǎn)需求選用零氣耗或低氣耗的后處理設(shè)備。

4) 除了單個(gè)設(shè)備選擇節(jié)能產(chǎn)品，同時(shí)要滿足系統(tǒng)能效高的要求。

5) 宜對(duì)系統(tǒng)及管網(wǎng)進(jìn)行精確計(jì)算，滿足系統(tǒng)在穩(wěn)定負(fù)荷以及負(fù)荷波動(dòng)情況下的控制要求。

6) 有條件的可對(duì)空壓機(jī)站的余熱回收利用。

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2023/8/26

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