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【摘 要】 本文对电厂各个系统的压缩空气系统进行了功能、作用分析，并对分散型压缩空气系统与集中型压缩空气系统设计进行了比较，提出了压缩空气系统整合设计的可行性。
【关键词】 火力发电厂;压缩空气系统;设计
引言：
目前，随着火电发电厂机组单机容量的不断扩大及大量投产，以及干式飞灰输送系统的广泛应用，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。因此，一种运行安全、功能齐全、经济节能的压缩空气系统设计布置方式对火力发电厂具有切实的意义和作用。
一、概述
目前，国内火力发电厂装机容量呈现不断扩大趋势，且电厂压缩空气用气终端也逐渐增多。特别是飞灰气力输送系统、CFB锅炉炉内脱硫石灰石粉气力输送、锅炉烟气袋除尘器以及等离子点火装置等技术的广泛应用，使得电厂空气压缩机的数量和空压机站的规模不断扩大。按照电厂设计惯例，厂内空压机站数量一般不少于两个（机务专业用气和其它专业用气）;按照相关技术规程的规定，每个空压机站中都有数量不等的空气压缩机作为备用。从节水、节能、运行维护便捷、安全可靠为出发点，探求创新全厂压缩空气系统整合设计，即全厂设计一套能满足电厂安全运行、又兼具多种功用的集中型压缩空气系统—“全厂供气中心”，就显得尤为必要，同时也对其它行业压缩空气系统设计和运用具有借鉴意义。
二、火力发电厂压缩空气系统设备的选择
火力发电厂压缩空气系统的功能，可分为热工仪表用气、检修作业用气和物料输送用气三大类。热工仪表用气（含布袋除尘器吹扫用气）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;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）;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，空压机出口气即可满足要求，不需要经过净化处理。
按以上用气品质需求，国内压缩空气系统可分为以下3种方式：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;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;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空气净化系统。基于布置优化、管理优化和成本优化的发展结果，设计方案越来越受到广大业主和设计同行的认可。现以某燃煤电厂2×1000MW机组工程压缩空气系统的设计为列，做优化设计探讨和经济性分析比较。
1、设备的选择
为了保证仪表控制用压缩空气的供气质量和稳定供给，分别拟定了单机出力40Nm3/min，45Nm3/min及60Nm3/min等级大排气量的水冷型螺杆式压缩机方案。经过对几家大型空气压缩机厂家询价，及对不同等级空压机配置比较，将比较结果列于表1。
表1 空压机配置比较方案比较
从表1我们可以看出，45Nm3/min等级的空压机总的设备购置费最低。40Nm3/min和45Nm3/min属常规机型，各空压机生产商均有该型号，对今后设备的日常维护带来方便，所以本期工程建议采用常规机型空压机。本工程实际运行气量仅需45Nm3/min等级别的空压机4台，故我们选P=018MPa，Q=48Nm3/min的水冷螺杆式空压机作为供气设备，单台空压机气量见表2。
根据各专业不同用气品质的气量，经过优化整合，本期工程压缩空气系统如下。
本期工程压缩空气系统采用6台单机容量为48Nm3/min的螺杆式空压机，对本期工程实现供气。本期工程控制用气，采用带有前后级过滤器的组合式干燥器处理压缩空气，具体流程如下：仪用压缩空气从原气母管接管至集装组合式干燥器，设3台40Nm3/min组合式干燥器，2运1备，干燥器出口设母管和2个储气罐，从母管上分别接环型管至热控控制用气点和除灰控制用气点。
干灰输送用气，设单机容量为70Nm3/min冷冻式干燥器和一、二级过滤装置各3台，2台运行1台备用，对原气母管来气进行处理，干燥器出口设母管和2个储气罐，分别接管至每台炉的干灰输送用气处。对不需要做后处理的吹扫检修用气则从检修用储气罐出口上接引。
2、压缩空气系统设备布置
本期工程全厂共用1个空压机房，空压机房内的6台螺杆式空压机和6台净化设备为两列布置，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。气力输灰和控制用气净化设备各3台，各净化设备进气来自空压机出口母管。
三、压缩空气系统设计方式
在火力发电厂中，压缩空气按其功能，主要划分为热工仪表和控制用压缩空气、电厂检修杂用压缩空气、物料输送用压缩空气三种。其中，热工仪表和控制用压缩空气的品质最高，其压力和用量需要维持基本恒定，用气不可中断，也称仪用气;检修杂用压缩空气等级最低，基本没有特殊要求，必要时甚至可以短时切断，也称为厂用气;而物料（灰渣、石灰石粉等）输送用压缩空气则介于仪用气和厂用气两者之间，其压力和用气量波动相对较大，根据物料输送系统设计运行方式允许短时中断，亦称之为输送用气。
在火力发电厂的压缩空气系统设计中，多数电厂的仪用气和厂用气空气压缩机是统一设计和设置的，且采用配置相同型式和容量的空压机。空气压缩机互为备用，可以保证热工仪表和热工控制用压缩空气的供气质量和稳定性，又可提高设备的利用率。为了避免厂内物料输送用气可能产生的波动而造成仪用气源不稳定的情况，输送用气则是另外单独设计和设置的。
目前，火力发电厂压缩空气系统的设计大致可分为以下三种方式：
1、按专业、需求不同的分散布置设计方式。其特点为，机务专业用气（全厂仪用、厂用压缩空气）和除灰专业用气（除灰气力输送用和脱硫石灰石粉气力输送用压缩空气），各设置一座空压机房，各自的气源需要单独设置备用容量;系统虽然独立、功能清晰，但初投资和运行能耗、水耗较高，检修维护不便，备品备件较多。
2、所有专业按不同功能要求分别设计，空压机集中布置方式。其特点为，机务专业用气和除灰专业用气（同上）独立设计和设置，但合并布置于一座空压机房内，系统各自成单元独立，目前较多应用于电厂压缩空气系统的方案设计中，可以保证主厂房仪用气的稳定供应，且不会发生抢气而影响到机组正常运行。
3、全厂压缩空气系统统一设计，全厂设置一座空压机站，按不同的用气要求分别供气方式。其特点为，将全厂气源统筹考虑，按气量及用气要求合理配置空压机及后处理设备，将所有空压机出口汇为母管制供气，减少全厂空压机的备用台数。
以上1、2按设计理念划为分散性型压缩空气系统，3为集中型压缩空气系统。
四、结束语
总之，压缩空气系统整合设计，空压机采用相同形式和容积，从运行情况看，具有系统运行安全、可靠、稳定，同时减少了空压机的规格数量及占地面积，控制工程造价，便于统一管理等明显优点。这既符合节能降耗的国策，又被实践证明是行之有效的。因此，在今后的工程设计中建议优先考虑采用集中型压缩空气系统设计。
参考文献：
[1]陈浪.变频调速技术在火电厂的应用[J].红水河，2010，（03）.
[2]马永辉，王颖晖.电动给水泵运行方式优化[J].华电技术，2008，（01）.
[3]周颜，李顺才，李伟.火力发电厂循环水泵双速节能改造[J].发电设备，2007，（05）.
【关键词】 火力发电厂;压缩空气系统;设计
引言：
目前，随着火电发电厂机组单机容量的不断扩大及大量投产，以及干式飞灰输送系统的广泛应用，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。因此，一种运行安全、功能齐全、经济节能的压缩空气系统设计布置方式对火力发电厂具有切实的意义和作用。
一、概述
目前，国内火力发电厂装机容量呈现不断扩大趋势，且电厂压缩空气用气终端也逐渐增多。特别是飞灰气力输送系统、CFB锅炉炉内脱硫石灰石粉气力输送、锅炉烟气袋除尘器以及等离子点火装置等技术的广泛应用，使得电厂空气压缩机的数量和空压机站的规模不断扩大。按照电厂设计惯例，厂内空压机站数量一般不少于两个（机务专业用气和其它专业用气）;按照相关技术规程的规定，每个空压机站中都有数量不等的空气压缩机作为备用。从节水、节能、运行维护便捷、安全可靠为出发点，探求创新全厂压缩空气系统整合设计，即全厂设计一套能满足电厂安全运行、又兼具多种功用的集中型压缩空气系统—“全厂供气中心”，就显得尤为必要，同时也对其它行业压缩空气系统设计和运用具有借鉴意义。
二、火力发电厂压缩空气系统设备的选择
火力发电厂压缩空气系统的功能，可分为热工仪表用气、检修作业用气和物料输送用气三大类。热工仪表用气（含布袋除尘器吹扫用气）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;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）;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，空压机出口气即可满足要求，不需要经过净化处理。
按以上用气品质需求，国内压缩空气系统可分为以下3种方式：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;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;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空气净化系统。基于布置优化、管理优化和成本优化的发展结果，设计方案越来越受到广大业主和设计同行的认可。现以某燃煤电厂2×1000MW机组工程压缩空气系统的设计为列，做优化设计探讨和经济性分析比较。
1、设备的选择
为了保证仪表控制用压缩空气的供气质量和稳定供给，分别拟定了单机出力40Nm3/min，45Nm3/min及60Nm3/min等级大排气量的水冷型螺杆式压缩机方案。经过对几家大型空气压缩机厂家询价，及对不同等级空压机配置比较，将比较结果列于表1。
表1 空压机配置比较方案比较
从表1我们可以看出，45Nm3/min等级的空压机总的设备购置费最低。40Nm3/min和45Nm3/min属常规机型，各空压机生产商均有该型号，对今后设备的日常维护带来方便，所以本期工程建议采用常规机型空压机。本工程实际运行气量仅需45Nm3/min等级别的空压机4台，故我们选P=018MPa，Q=48Nm3/min的水冷螺杆式空压机作为供气设备，单台空压机气量见表2。
根据各专业不同用气品质的气量，经过优化整合，本期工程压缩空气系统如下。
本期工程压缩空气系统采用6台单机容量为48Nm3/min的螺杆式空压机，对本期工程实现供气。本期工程控制用气，采用带有前后级过滤器的组合式干燥器处理压缩空气，具体流程如下：仪用压缩空气从原气母管接管至集装组合式干燥器，设3台40Nm3/min组合式干燥器，2运1备，干燥器出口设母管和2个储气罐，从母管上分别接环型管至热控控制用气点和除灰控制用气点。
干灰输送用气，设单机容量为70Nm3/min冷冻式干燥器和一、二级过滤装置各3台，2台运行1台备用，对原气母管来气进行处理，干燥器出口设母管和2个储气罐，分别接管至每台炉的干灰输送用气处。对不需要做后处理的吹扫检修用气则从检修用储气罐出口上接引。
2、压缩空气系统设备布置
本期工程全厂共用1个空压机房，空压机房内的6台螺杆式空压机和6台净化设备为两列布置，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。气力输灰和控制用气净化设备各3台，各净化设备进气来自空压机出口母管。
三、压缩空气系统设计方式
在火力发电厂中，压缩空气按其功能，主要划分为热工仪表和控制用压缩空气、电厂检修杂用压缩空气、物料输送用压缩空气三种。其中，热工仪表和控制用压缩空气的品质最高，其压力和用量需要维持基本恒定，用气不可中断，也称仪用气;检修杂用压缩空气等级最低，基本没有特殊要求，必要时甚至可以短时切断，也称为厂用气;而物料（灰渣、石灰石粉等）输送用压缩空气则介于仪用气和厂用气两者之间，其压力和用气量波动相对较大，根据物料输送系统设计运行方式允许短时中断，亦称之为输送用气。
在火力发电厂的压缩空气系统设计中，多数电厂的仪用气和厂用气空气压缩机是统一设计和设置的，且采用配置相同型式和容量的空压机。空气压缩机互为备用，可以保证热工仪表和热工控制用压缩空气的供气质量和稳定性，又可提高设备的利用率。为了避免厂内物料输送用气可能产生的波动而造成仪用气源不稳定的情况，输送用气则是另外单独设计和设置的。
目前，火力发电厂压缩空气系统的设计大致可分为以下三种方式：
1、按专业、需求不同的分散布置设计方式。其特点为，机务专业用气（全厂仪用、厂用压缩空气）和除灰专业用气（除灰气力输送用和脱硫石灰石粉气力输送用压缩空气），各设置一座空压机房，各自的气源需要单独设置备用容量;系统虽然独立、功能清晰，但初投资和运行能耗、水耗较高，检修维护不便，备品备件较多。
2、所有专业按不同功能要求分别设计，空压机集中布置方式。其特点为，机务专业用气和除灰专业用气（同上）独立设计和设置，但合并布置于一座空压机房内，系统各自成单元独立，目前较多应用于电厂压缩空气系统的方案设计中，可以保证主厂房仪用气的稳定供应，且不会发生抢气而影响到机组正常运行。
3、全厂压缩空气系统统一设计，全厂设置一座空压机站，按不同的用气要求分别供气方式。其特点为，将全厂气源统筹考虑，按气量及用气要求合理配置空压机及后处理设备，将所有空压机出口汇为母管制供气，减少全厂空压机的备用台数。
以上1、2按设计理念划为分散性型压缩空气系统，3为集中型压缩空气系统。
四、结束语
总之，压缩空气系统整合设计，空压机采用相同形式和容积，从运行情况看，具有系统运行安全、可靠、稳定，同时减少了空压机的规格数量及占地面积，控制工程造价，便于统一管理等明显优点。这既符合节能降耗的国策，又被实践证明是行之有效的。因此，在今后的工程设计中建议优先考虑采用集中型压缩空气系统设计。
参考文献：
[1]陈浪.变频调速技术在火电厂的应用[J].红水河，2010，（03）.
[2]马永辉，王颖晖.电动给水泵运行方式优化[J].华电技术，2008，（01）.
[3]周颜，李顺才，李伟.火力发电厂循环水泵双速节能改造[J].发电设备，2007，（05）.