一種新型電廠空壓機站節能一體化改造方法與流程
2023-06-05 00:03:51 2
技術領域：
本發明屬於電廠空壓機節能改造技術領域，具體涉及一種新型電廠空壓機站節能一體化改造方法。
背景技術：
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隨著環境問題的日益突出，導致在建火電廠數量急劇下降，未來我國電力能源重點將轉向核電、水電、風電以及太陽能等新能源，現有火電廠總體數目將維持不變。由於火電增長數量受到限制，各大電廠均開展和進一步挖掘火電廠節能改造的潛力。在火電生產工藝中壓縮空氣主要用於熱工儀表、除灰輸送和檢修雜用三大領域，而空壓機站運行故障直接影響整個火電廠運行可靠性，嚴重時可造成停機事故，故空壓機系統被譽為火電廠「第二廠用電系統」。眾所周知空壓機系統是個耗能極高的系統，據有關數據顯示空壓機的有效利用率僅為23％左右，因此提高空壓機系統各個環節能源利用率刻不容緩。通常空壓機出口氣體先經過冷幹機進行冷卻後，簡單分離壓縮空氣中的液體後進入雙塔乾燥器對壓縮空氣進行進一步乾燥，而雙塔乾燥器運行時，一個塔進行壓縮空氣吸附流程時，另外一個塔則進入再生環節。目前乾燥器塔在進行再生時，抽取一部分壓縮成品氣進行加熱後吹除塔內吸附劑，隨後將該寶貴的成品氣排入大氣。同時在塔再生冷卻時，同樣抽取成品氣冷卻塔內吸附劑後排入大氣，本來空壓機利用率就較低，加之塔進行再生時仍要浪費寶貴的成品氣。現有電廠空壓機站乾燥劑再生時存在以下缺陷和不足：(1)空壓機正常工作時頻繁加載、減載，導致供氣壓力波動很大，供氣壓力不穩定；(2)採用壓縮效率較低的螺杆機和活塞式空氣壓縮機，電氣轉換效率低，損耗大；3)乾燥器再生循環使用時採用壓縮成品氣進行乾燥劑再生，造成氣體浪費嚴重，進一步加大空壓機電耗。
技術實現要素：
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本發明的目的是針對現有電廠空壓機站存在的不足，提供了一種新型電廠空壓機站節能一體化改造方法，其能夠降低空壓機成品氣氣耗，減少空壓機運行電耗，並為儀表閥門、除灰系統、雜用氣系統提供壓力恆定的氣體，降低因空壓機不穩定運行造成電廠停機生產事故，為電廠安全、經濟運行保駕護航。
為達到上述目的，本發明採用如下的技術方案來實現：
一種新型電廠空壓機站節能一體化改造方法，包括如下步驟：
1)收集電廠改造前空壓機站原始資料，待收集完成後進入步驟2)；
2)測量電廠空壓機節能一體化改造前空壓機站供氣壓力曲線，並進入步驟3)；
3)確立新型電廠空壓機站節能一體化改造方案，並進入步驟4)；
4)空壓機節能一體化改造經濟效益分析，並進入步驟5)；
5)測量新型電廠空壓機節能一體化改造後空壓機站供氣壓力曲線，並進入步驟6)；
6)對比改造前、後電廠空壓機站供氣壓力曲線，進入步驟7)；
7)新型電廠空壓機站節能一體化改造結束。
本發明進一步的改進在於，步驟1)中收集電廠改造前空壓機站原始資料，其具體步驟如下：
101)收集電廠原有空壓機站空壓機臺數n、型號、功率pi、電壓、流量qi、壓力以及全年開機時間ti；
102)收集電廠原有空壓機站乾燥器臺數m、型號、功率pj、電壓、露點、處理氣量以及和每臺乾燥器與空壓機的連接方式；
103)收集電廠儲氣罐的壓力、體積以及與乾燥器出口的連接方式。
本發明進一步的改進在於，步驟2)中測量電廠空壓機節能一體化改造前空壓機站供氣壓力曲線時，在儀表儲氣罐至儀表供氣母管連接處安裝壓力監測傳感器，連續測量並錄製一周內的儀表供氣壓力曲線；在除灰儲氣罐至除灰供氣母管連接處安裝壓力監測傳感器，連續測量並錄製一周內的除灰供氣壓力曲線；在雜用儲氣罐至雜用供氣母管連接處安裝壓力監測傳感器，連續測量並錄製一周內的雜用供氣壓力曲線。
本發明進一步的改進在於，步驟3)中確立新型電廠空壓機站節能一體化改造方案時，首先新裝設a臺離心式空氣壓縮機作為基荷，即壓縮空氣主要動力源，乾燥器選取壓縮餘熱再生方式；然後保證供氣量的前提下，保持原有b臺噴油螺杆型或活塞型空氣壓縮機作為輔助備用動力源，其作用為調峰，乾燥方式選取零排放再生方式；最後選取c臺380v電壓等級變頻空壓機調節空壓機站供氣壓力的穩定性，即削峰填荷作用，並為後級儀表、除灰、雜用氣提供恆定的供氣壓力，其對應乾燥器選取零排放再生方式；其中空壓機基荷臺數a，輔助備用動臺數b，削峰填谷變頻空壓機臺數c具體計算步驟如下：
301)計算出改造前整個空壓機站有效供氣量為其中ηi為改造前與每臺空壓機所對應乾燥器再生時的氣耗率；
302)離心式空壓機基荷臺數其中a取小數點忽後的整數，每臺高效率離心式空氣壓縮機氣量為qd，額定功率為pd；
303)輔助備用螺杆式或活塞式空壓機臺數其中n為改造前空壓機臺數；
304)削峰填谷380v低壓變頻空壓機臺數c＝1，其額定功率為pe。
本發明進一步的改進在於，步驟4)中空壓機節能一體化改造經濟效益分析包括如下步驟：
401)節能一體化改造前空壓機消耗電費
其中，￥前為改造前空壓站消耗總電費，元；θ為電費單價，元/kwh；n為改造前空壓機臺數，m為改造前乾燥器臺數，pi為改造前空壓機額定功率，kw；ti為改造前空壓機全年開機時間，h；pj為改造前乾燥器額定功率，kw；αj為改造前乾燥器再生次數，次/天；βj為改造前乾燥器再生每次耗時數，h/次；dj為改造前全年開機天數，天；
402)新型電廠空壓機節能一體化改造後空壓機消耗電費
其中，￥後為改造後空壓站消耗總電費，元；pd為離心式空壓機額定功率，kw；td為改造後離心式空壓機全年開機時間，h；pi為改造後原有空壓機額定功率，kw；ti為改造後原有空壓機全年開機時間，h；wj為改造後乾燥器加熱器額定功率，kw；ej為改造後乾燥器風機額定功率，kw；λj為改造後乾燥器再生次數，次/天；γj為改造後乾燥器再生每次耗時數，h/次；μj為改造後全年開機天數，天；pe為改造後變頻空壓機額定頻率，kw；te為改造後變頻空壓機全年開機時間，h；we為改造後變頻空壓機對應乾燥器加熱器額定功率，kw；ee為改造後變頻空壓機對應乾燥器風機額定功率，kw；λe為改造後變頻空壓機對應乾燥器再生次數，次/天；γe為改造後變頻空壓機對應乾燥器再生每次耗時數，h/次；μe為改造後變頻空壓機對應乾燥劑全年開機天數，天；
403)空壓機年節省經濟效益為￥＝￥前-￥後，節能比投資回收年限為其中￥投為改造投資成本。
本發明進一步的改進在於，步驟5)中測量新型電廠空壓機節能一體化改造後空壓機站供氣壓力曲線方法與所述步驟2)相同，對比改造前、後儀用、除灰、雜用氣壓力曲線，改造後的供氣壓力曲線較改造前平滑穩定，並為後級用氣設備提供高品質的氣源。
本發明進一步的改進在於，步驟3)削峰填谷380v低壓變頻空壓機事先設定好壓力值，當供氣壓力高於設定壓力值時，通過降低空壓機轉速來減小壓力，以便達到設定壓力值，當供氣壓力低於設定壓力值時，通過增大空壓機轉速來增大壓力，通過削峰填谷手段為後級用氣設備實現恆壓供氣；步驟3)離心式乾燥器無需額外配置加熱器和風機，利用離心式壓縮機氣體自身溫度實現乾燥器再生循環使用。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
本發明提供的一種新型電廠空壓機站節能一體化改造方法，通過收集改造前空壓機站原始資料，為節能改造提供數據計算依據，測量原有空壓機站供氣壓力曲線，後續依據此壓力曲線進行恆壓供氣定量分析，綜合離心式空壓機、噴油螺杆空壓機和低壓變頻空壓機的優點確立改造方案，對改造前後空壓機系統耗電量進行對比分析，計算出年節省經濟效益和投資回收年限，再次測量改造後空壓機系統供氣壓力，保證供氣壓力波動在可控範圍內。
進一步，本發明收集空壓機站空壓機數量、功率、額定電壓、供氣壓力和流量，收集後處理器乾燥器數量、功率、露點、吸附於再生周期，在確立空壓機與後處理連接方式和後處理再生工藝流程的基礎上，進一步挖掘空壓機站節能改造的空間。
進一步，本發明連續錄製一周內儀表、除灰、雜用氣供氣壓力曲線，確定原有空壓機站供氣系統存在缺陷，並測量改造後儀表、除灰、雜用氣供氣壓力曲線，能夠定量分析空壓機站恆壓供氣系統供氣性能與壓力穩定性，並為後級用氣設備提供穩定且高品質的氣源。
進一步，本發明利用電氣轉換效率高的離心式空壓機作為基荷，電廠原有螺杆型空壓機作為輔助調節，低壓變頻空壓機用來削峰填谷，為後級用氣設備提供恆定的壓力，避免空壓機頻繁加減載造成的壓力波動。
進一步，本發明離心式空壓機所配套乾燥器無需外置加熱器和風機，利用離心式壓縮機自身壓縮熱實現後級乾燥器再生循環使用，螺杆機乾燥器則採用成品氣再循環技術，降低空壓機系統乾燥器再生氣耗。
進一步，本發明替代傳統電廠空壓機站乾燥器，採用新型乾燥技術，能夠為除灰系統、儀表系統、雜用氣系統提供高質量的氣體，避免除灰系統出現板結，降低儀表系統鏽蝕概率。
進一步，本發明改造後至少節能20％，節能效果好，同時自動化程度高，進一步降低人工成本和減小人工操作，並保證空壓機系統連續安全可靠地運行。
進一步，發明低壓變頻空壓機利用閉環控制方式，動態調節儀表、除灰、雜用氣系統供氣壓力、通過削峰填谷技術手段實現恆壓供氣。
綜上所述，本發明供氣氣壓穩定，節能效果好，為後級用氣設備提供了壓力恆定高品質氣體，適用於熱力、石油、化工、冶金等工業用氣領域。
附圖說明：
圖1為本發明改造方法流程圖。
具體實施方式：
下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
如圖1所示，本發明所述的一種新型電廠空壓機站節能一體化改造方法，包括如下步驟：
1)收集電廠改造前空壓機站原始資料，待收集完成後進入步驟2)；
2)測量電廠空壓機節能一體化改造前空壓機站供氣壓力曲線，並進入步驟3)；
3)確立新型電廠空壓機站節能一體化改造方案，並進入步驟4)；
4)空壓機節能一體化改造經濟效益分析，並進入步驟5)；
5)測量新型電廠空壓機節能一體化改造後空壓機站供氣壓力曲線，並進入步驟6)；
6)對比改造前、後電廠空壓機站供氣壓力曲線，進入步驟7)；
7)新型電廠空壓機站節能一體化改造結束。
本實施例中，步驟1)中收集電廠改造前空壓機站原始資料，其具體步驟如下：
101)收集電廠原有空壓機站空壓機臺數n、型號、功率pi、電壓、流量qi、壓力以及全年開機時間ti；
102)收集電廠原有空壓機站乾燥器臺數m、型號、功率pj、電壓、露點、處理氣量以及和每臺乾燥器與空壓機的連接方式；
103)收集電廠儲氣罐的壓力、體積以及與乾燥器出口的連接方式。
本實施例中，步驟2)中測量電廠空壓機節能一體化改造前空壓機站供氣壓力曲線時，在儀表儲氣罐至儀表供氣母管連接處安裝壓力監測傳感器，連續測量並錄製一周內的儀表供氣壓力曲線；在除灰儲氣罐至除灰供氣母管連接處安裝壓力監測傳感器，連續測量並錄製一周內的除灰供氣壓力曲線。在雜用儲氣罐至雜用供氣母管連接處安裝壓力監測傳感器，連續測量並錄製一周內的雜用供氣壓力曲線。
本實施例中，步驟3)中確立新型電廠空壓機站節能一體化改造方案時，首先新裝設a臺離心式空氣壓縮機作為基荷，即壓縮空氣主要動力源，乾燥器選取壓縮餘熱再生方式；然後保證供氣量的前提下，保持原有b臺噴油螺杆型或活塞型空氣壓縮機作為輔助備用動力源，其主要作用為調峰，乾燥方式選取零排放再生方式；最後選取c臺380v電壓等級變頻空壓機調節空壓機站供氣壓力的穩定性，即削峰填荷作用，並為後級儀表、除灰、雜用氣提供恆定的供氣壓力，其對應乾燥器選取零排放再生方式；其中空壓機基荷臺數a，輔助備用動臺數b，削峰填谷變頻空壓機臺數c具體計算步驟如下：
301)計算出改造前整個空壓機站有效供氣量為其中ηi為改造前與每臺空壓機所對應乾燥器再生時的氣耗率；
302)離心式空壓機基荷臺數其中a取小數點忽後的整數，每臺高效率離心式空氣壓縮機氣量為qd，額定功率為pd；
303)輔助備用螺杆式或活塞式空壓機臺數其中n為改造前空壓機臺數；
304)削峰填谷380v低壓變頻空壓機臺數c＝1，其額定功率為pe。
本實施例中，上述步驟4)中空壓機節能一體化改造經濟效益分析包括如下步驟：
401)節能一體化改造前空壓機消耗電費
其中，￥前為改造前空壓站消耗總電費，元；θ為電費單價，元/kwh；n為改造前空壓機臺數，m為改造前乾燥器臺數，pi為改造前空壓機額定功率，kw；ti為改造前空壓機全年開機時間，h；pj為改造前乾燥器額定功率，kw；αj為改造前乾燥器再生次數，次/天；βj為改造前乾燥器再生每次耗時數，h/次；dj為改造前全年開機天數，天；
402)新型電廠空壓機節能一體化改造後空壓機消耗電費
其中，￥後為改造後空壓站消耗總電費，元；pd為離心式空壓機額定功率，kw；td為改造後離心式空壓機全年開機時間，h；pi為改造後原有空壓機額定功率，kw；ti為改造後原有空壓機全年開機時間，h；wj為改造後乾燥器加熱器額定功率，kw；ej為改造後乾燥器風機額定功率，kw；λj為改造後乾燥器再生次數，次/天；γj為改造後乾燥器再生每次耗時數，h/次；μj為改造後全年開機天數，天；pe為改造後變頻空壓機額定頻率，kw；te為改造後變頻空壓機全年開機時間，h；we為改造後變頻空壓機對應乾燥器加熱器額定功率，kw；ee為改造後變頻空壓機對應乾燥器風機額定功率，kw；λe為改造後變頻空壓機對應乾燥器再生次數，次/天；γe為改造後變頻空壓機對應乾燥器再生每次耗時數，h/次；μe為改造後變頻空壓機對應乾燥劑全年開機天數，天；
403)空壓機年節省經濟效益為￥＝￥前-￥後，節能比投資回收年限為其中￥投為改造投資成本。
本實施例中，步驟5)中測量新型電廠空壓機節能一體化改造後空壓機站供氣壓力曲線方法與所述步驟2)類似，對比改造前、後儀用、除灰、雜用氣壓力曲線，改造後的供氣壓力曲線較改造前應該平滑穩定，並為後級用氣設備提供高品質的氣源。
本實施例中，步驟4)削峰填谷380v低壓變頻空壓機事先設定好壓力值，當供氣壓力高於設定壓力值時，通過降低空壓機轉速來減小壓力，以便達到設定壓力值，當供氣壓力低於設定壓力值時，通過增大空壓機轉速來增大壓力，通過削峰填谷手段為後級用氣設備實現恆壓供氣；所述步驟4)離心式乾燥器無需額外配置加熱器和風機，利用離心式壓縮機氣體自身溫度實現乾燥器再生循環使用。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍內。