发电厂仪用压缩空气联络运行的试验研究与节能分析

2013-10-08李敏

浙江电力 2013年9期

李敏

（浙能兰溪发电有限公司，浙江兰溪 321000）

压缩空气系统是火力发电厂中重要的公用系统，为机组控制系统提供仪用气源，压缩空气系统使用中存在效率偏低的现象。随着火电机组容量增加，要求火力发电厂的运行水平相应提高，如何合理配置压缩空气系统成为节能降耗一项值得研究的专题。

1 压缩空气系统分列运行的节能潜力

兰溪发电厂一、二期工程为4×600 MW超临界机组。一期、二期仪用压缩空气系统现分列运行，各有4台空气压缩机（简称空压机）提供气源，运行方式均为2台运行（1台保持长期加载，1台通过加/卸载运行控制母管压力），2台备用。机组配套的空压机型号为GA250W-8.5，喷油水冷螺杆式，容量41.7 m3/min（标况），额定/工作压力0.8/0.85 MPa，排气温度44℃，配套电动机功率250 kW。

一期空压机加载时间在40%左右（加载时间/运行时间），二期空压机加载时间在25%左右。根据火力发电厂设计规范中关于压缩空气18.0.3规定，压缩空气2台机组设一个供气单元，经技术经济比较合理时，也可多台机组设1个供气单元。如能实现一、二期仪用压缩空气系统联络运行，仅需3台空压机运行（2台长期加载，1台加/卸载运行）即可满足4台机组的仪用压缩空气用气，相比目前运行方式可以减少1台空压机运行。

2 压缩空气联络运行的模拟试验

2.1 联络运行的模拟试验工况

试验前一期空压机01号A、01号B和二期空压机02号C、02号D 4台运行，为确保试验不影响机组的安全运行，试验中只是改变要停运的空压机的加/卸载设定值，使其处于长期卸载状态而不实际停运，用电量统计时将其耗电量剔除，试验过程模拟2种联络运行方式。

方式一：一期1台长期加载，1台加/卸载运行，二期1台长期加载运行工况，并在此运行方式下模拟二期空压机跳闸后仪用气母管压力降低的突发异常工况。

方式二：一期和二期各1台长期加载，1台加/卸载运行工况，并在运行方式下模拟一期空压机跳闸后仪用气母管压力降低的异常工况。

2.2 联络运行方式的安全性分析

由于联络运行后系统容量增加了约1倍，仪用储气罐由单系统的4个增加到并列运行后的8个，联络运行后的系统蓄能大增，使系统的压力波动幅值减小、使用周期加长，有利于系统的稳定，减少疲劳应力。图1显示了不同运行方式下空压机出口压力脉动周期的比较，从图1中可见，卸载02号D空压机后（运行方式一），二期空压机出口压力峰/谷值由原来的0.81/0.72 MPa下降到0.75/0.71 MPa，母管压力峰谷差减小了0.05 MPa，同时加/卸周期由原运行方式的6 min延长到10 min以上。同时，二期仪用气母管压力值变化也有下降趋势，二期2台空压机仪用气母管压力由原来的0.74/0.7 MPa下降到0.73/0.69 MPa。

图1 各种运行方式下空压机出口压力脉动周期

在运行方式一条件下，将02号C空压机切到卸载状态，模拟02号C空压机跳闸，各空压机电流、出口压力和仪用气母管压力的变化显示于图2中，空压机出口母管压力从0.74 MPa下降到0.68 MPa历时3′16″，压力下降速率约为0.02 MPa/min；仪用气母管压力从0.72 MPa下降到0.68 MPa，压力下降速率为0.012 MPa。而实际空压机跳闸到联锁启动带出力仅需40 s左右，3台空压机运行时，从1台长加载的空压机突然跳闸到备用空压机联启带出力过程中，仪用气压力波动不大，可以保证仪用气用户的安全。

图2 各空压机电流、出口压力和仪用气母管压力变化曲线

在运行方式二中空压机02号D处于卸载状态下，模拟01号B空压机跳闸，经1′18″后02号D空压机重新加载，2′22″后一期空压机出口压力降到0.68 MPa，压降速率为0.034 MPa/min，比运行方式一下模拟02号C空压机跳闸时要快很多，但仍能满足备用空压机启动带出力所需的时间要求，运行方式二的安全性能够得到保障，停运1台空压机后压缩空气系统加载时间见表1。

表1 停运1台空压机后加载时间 s

为了防止压缩空气管路突然泄漏较大等情况发生，及满足快速隔离查漏需要，在正式投运前需在1号、2号仪用气联络手动阀之间加装一个气动快关阀。

2.3 联络运行的经济性分析

原运行方式与联络运行方式下空压机耗电比较如表2所示。从统计数据看，停运1台空压机后，节电量没有达到1台空压机卸载运行时的每小时电量（按空载电流170 A计算为89 kWh），主要原因是联络运行后1台空压机加/卸时间比大于原运行方式下2台空压机之和。

表2 不同运行方式下运行空压机的耗电统计

表2的统计结果显示，运行方式一可节电48 kWh/h，运行方式二可节电58 kWh/h，运行方式二要比运行方式一更经济。其原因是管道输送距离的不同，二期空压机房在2号、3号机组之间，当二期2台空压机运行时，压缩空气系统的输送距离比一期二台运行时要短很多，从表1中的加/卸时间也可以看出，运行方式二的加/卸载周期比运行方式一短102 s，说明运行方式二能使母管压力更快地达到设定值。