摘要：节能减排已经越来越受到政府及企业的重视。对于存在很大节能潜力压缩空气系统，其节能所能创造的经济效益愈发重要。因此，对压缩空气系统运行特点及节能改造措施进行研究，是十分必要的。
关键词：压缩空气系统；能耗浪费；节能改造
发电厂压缩空气系统存在能耗浪费的问题，在保证压缩空气系统安全性和可靠性的前提下，对压缩空气系统进行了节能改造。系统改造后，可大幅降低能耗，提升经济效益。
1 压缩空气系统的运行特点及节能措施
压缩空气系统设计或者设备选型都是按照最大负荷条件进行的，并留有余量。但在实际使用中，用气端负荷是变化的，需要根据负荷需求调节空压机的供气量。为避免电动机的频繁起停，空压机常规的调节方式为加载/卸载控制方式，机组加卸载的间歇性运行方式不但造成了能源浪费，而且导致供气管网压力波动大，直接影响压缩空气质量。压缩空气的供求关系直接决定了空压机的加载/卸载运行方式，通过改变压缩空气的供求关系成为压缩机节能改造的主要途径。目前，压缩空气系统节能改造技术措施主要有：管路优化设计与改造、空压机变频改造以及联机控制。
1.1 管路优化设计与改造：合理配置输气管道，减少不必要的管道转换、管道分支，降低管道的压力损失与空气泄漏。不同材料的管道在使用过程中的效果也是有差别的，目前比较常用的压缩空气管道主要包括碳钢管道、不锈钢管道、超级管道。碳钢管道价格低廉，初期投入低，但长久使用后内壁被水分锈蚀后会阻碍空气流动，气压降增大；不锈钢材料前期投入成本高，但其稳定性好，长期效益高；近几年新研制的铝合金材料超级管道性能更为优越，其重量轻、美观、易安装、不锈蚀无泄露等特点保证了压缩空气的质量。
1.2 空压机变频改造：变频改造是给空压机的电动机安装变频器，通过检测管道压力来改变电动机的电源频率和电压，控制电机转速，由此来控制空压机的供气量，使供气量与实际的用气量相平衡。经过实践证明，对空压机采用变频调节的方法可以大大提高轻载运行时的工作效率，降低空压机的能耗，创造较好的经济效益，对企业降低生产成本有着重要意义。
1.3 联机控制：这种方法主要适用于用气量大，单台空压机容量无法满足用气量需求，需要配置多台空压机组运行的企业。多机组联机控制技术采用控制器集中控制多台空压机运行，根据用气量大小来控制加卸载的空压机及台数，从而避免多台机同时运行造成气量供大于求。以上三种节能措施各有优缺点，适用性也有不同。管路优化设计与改造主要是针对供气管道方面，适合在供气管道铺设前进行设计。管道一旦铺设完成投入使用之后，再改造就会加大改造成本，而且改造时间长，影响工厂正常生产。变频改造技术和联机控制改造技术施工时间短，在空气动力系统投产前后均可进行。变频改造技术成本较高，但节能效果明显，适用于单台空压机的空气动力系统。对于有多台空压机的空气动力系统，每台都进行变频改造会需要较大的资金投入，因此，适合采用联机控制改造技术。有条件的企业可以在联机控制的基础上，对运行时间多的空压机进行变频改造。
2 项目简介
发电厂压缩空气系统主要为自动控制设备仪表提供动力（仪用压缩空气）、为气力除灰提供输送动力（输灰压缩空气）以及为其他用户提供冷却或吹扫介质（杂用压缩空气）。压缩空气系统主要依赖空气压缩设备消耗电能做功而产生压缩空气，在此过程中，系统能耗较高，是较为昂贵的工艺系统。因此，在保证压缩空气系统安全可靠的前提下，改进和提升系统设备控制模式，辅以必要的系统改造，就可大幅降低能耗，提升效益。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆某发电厂二期2×6OOMW机组共设置13台喷油螺杆式空气压缩机（以下简称空压机），正常运行方式为5台运行，8台备用；除灰输送用气后处理设备为8套带2级过滤装置的组合式干燥器；仪表用气后处理设备为2套带3级过滤装置的组合式干燥器；储气罐容量为20in，除灰用气用8个，仪表用气用3个。输灰系统采用正压输灰方案，把干灰从发电厂内输送到灰场边上的灰库中，输送距离为1 500 m。输灰工艺需求压力为0．50 MPa，仪表用压力为0．55 MPa。由于输灰管线较长，在实际运行中，压缩空气管网压力受输灰因素的影响，波动较大，压力在0．48～0．76MPa间波动，空压机加、卸载频繁，为了避免电动机频繁启、停，取消了空压机自动启、停功能，由运行人员根据管网压力手动操作。为了解决空压机存在的能耗浪费问题，同时减少运行人员的操作量，该发电厂决定对二期压缩空气系统实施节能技术改造。
3 技术改造方案的实施
该电厂提出了二期压缩空气系统节能改造的设想并很快正式确定改造方案，此次压缩空气系统改造可分为变频调节、仪表用气与输灰用气分压调节和空压机群专家节能控制等3个改造项目。
1变频调节.二期压缩空气系统增加2台变频器，根据输灰母管压力设定值调整变频器转速，以调节输灰系统压力。2台变频器采用1拖2方式分别接带#05，#08空压机，其中，#05与#07空压机，#06与#08空压机不能同时选择变频方式。
2.仪表用气与输灰用气分压调节。仪表用气和输灰用气母管上加装1个气动溢流调节阀，在维持仪表用气压力的同时，多余的压缩空气溢流至输灰用气系统，实现仪表、输灰用气分压方式运行。
3.空压机群专家节能控制。空压机群专家节能控制系统是根据仪表用气系统设定压力、空压机群运行时间等配置信息，自动启、停所选空压机（间隔15 min，压力仍低于设定值，启动下一台设备）来稳定系统压力在设定的范围内，在确保压缩空气品质的前提下，以达到降低空压机群运行能耗之目的。二期压缩空气系统节能改造后，采用仪表用气和输灰用气母管分开调节的运行方式。为使一期压缩空气系统参与节能调节，在满足工艺系统设备安全、运行需求的前提下，保证仪表用气压力，降低输灰用气压力，最大限度地降低空压机群运行能耗，可保持一期、二期压缩空气系统连通运行。压缩空气系统仪表用气和输灰用气分压运行后，仪表用气由一期的#5～#8空压机、二期的#11～#13空压机供气；输灰用气由一期的#1～#4空压机和二期的#0l～#10空压机供气。2台变频器投入，正常保持二期#05（或#07）空压机、#06（或#08）空压机变频方式连续运行，二期#11～#13空压机2运1备；根据系统压力情况，一期仪表用气、输灰用气分别选择1台或2台空压机运行。
4 经济性分析
改造后年节电量1 892．7 MW•h，折合费用为74．52万元。该项目总投资127．2万元，则用1．71年即可收回投资。
空压机耗气量受检修、技改、系统设备保养、工程建设等用气量的影响较大，对客观准确的评估造成一定困难。改造后，压缩空气系统压力明显趋于稳定，波动幅度减小，运行人员操作量减少，系统运行良好，后期维护费用有所降低。
参考文献：
[1]宋婷.张慕成，王志勇，等。空压机节能改造新技术应用研究.2016.
[2]赵铁牛，刘成威.王永红，等。空压机节能运行措施及案例分析.2017.
[3]李文蕊，王益祥.吴茂华，等，改善空压机运行的技能技术.2016.
[4]周文华，王美英。浅谈电厂压缩空气系统节能改造及经济性分析.2016.
[5]刘海燕，张杰，探讨电厂压缩空气系统节能改造及经济性分析.2017.
[6]李凌云，齐明辉，压缩空气系统节能改造及经济性探讨.2017.
论文作者:周飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/22
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