本发明属于电厂空压机节能改造技术领域，具体涉及一种电厂空压机站节能一体化改造方法。该方法针对现有电厂空压机频繁加减载造成的压力波动问题和空压机干燥器采用成品气进行吸附剂再生问题，通过气耗计算后，采用离心式压缩机作为基荷，电厂原有部分空压机辅助调节，低压变频空压机实现削峰填谷，同时离心式压缩机配备压缩热再生型干燥器，原有空压机和低压变频空压机配备零排放成品气再循环型干燥器。本发明能够降低空压机成品气气耗，减少空压机运行电耗，并为仪表阀门、除灰系统、杂用气系统提供压力恒定的气体，降低因空压机不稳定运行造成电厂停机生产事故，为电厂安全、经济运行保驾护航。
1.一种电厂空压机站节能一体化改造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)收集电厂改造前空压机站原始资料，待收集完成后进入步骤2)；
2)测量电厂空压机节能一体化改造前空压机站供气压力曲线，并进入步骤3)；
3)确立电厂空压机站节能一体化改造方案，并进入步骤4)；其中，确立电厂空压机站节能一体化改造方案时，首先新装设a台离心式空气压缩机作为基荷，即压缩空气主要动力源，干燥器选取压缩余热再生方式；然后保证供气量的前提下，保持原有b台喷油螺杆型或活塞型空气压缩机作为辅助备用动力源，其作用为调峰，干燥方式选取零排放再生方式；最后选取c台380V电压等级变频空压机调节空压机站供气压力的稳定性，即削峰填荷作用，并为后级仪表、除灰、杂用气提供恒定的供气压力，其对应干燥器选取零排放再生方式；其中空压机基荷台数a，辅助备用动台数b，削峰填谷变频空压机台数c具体计算步骤如下：
301)计算出改造前整个空压机站有效供气量为 其中ηi为改造前与每台
302)离心式空压机基荷台数 其中a取小数点前的整数，每台高效率离心式空气压缩机气量为Qd，额定功率为Pd；
303)辅助备用螺杆式或活塞式空压机台数 其中n为改造前空压机台数；
304)削峰填谷380V低压变频空压机台数c＝1，其额定功率为Pe；
4)空压机节能一体化改造经济效益分析，并进入步骤5)；
5)测量电厂空压机节能一体化改造后空压机站供气压力曲线，并进入步骤6)；
6)对比改造前、后电厂空压机站供气压力曲线，进入步骤7)；
2.根据权利要求1所述的一种电厂空压机站节能一体化改造方法，其特征在于，步骤1)中收集电厂改造前空压机站原始资料，其具体步骤如下：
101)收集电厂原有空压机站空压机台数n、型号、功率Pi、电压、流量Qi、压力以及全年开机时间Ti；
102)收集电厂原有空压机站干燥器台数m、型号、功率Pj、电压、露点、处理气量以及和每台干燥器与空压机的连接方式；
103)收集电厂储气罐的压力、体积以及与干燥器出口的连接方式。
3.根据权利要求1所述的一种电厂空压机站节能一体化改造方法，其特征在于，步骤2)中测量电厂空压机节能一体化改造前空压机站供气压力曲线时，在仪表储气罐至仪表供气母管连接处安装压力监测传感器，连续测量并录制一周内的仪表供气压力曲线；在除灰储气罐至除灰供气母管连接处安装压力监测传感器，连续测量并录制一周内的除灰供气压力曲线；在杂用储气罐至杂用供气母管连接处安装压力监测传感器，连续测量并录制一周内的杂用供气压力曲线。
4.根据权利要求1所述的一种电厂空压机站节能一体化改造方法，其特征在于，步骤4)中空压机节能一体化改造经济效益分析包括如下步骤：
其中，￥前为改造前空压站消耗总电费，元；θ为电费单价，元/kWh；n为改造前空压机台数，m为改造前干燥器台数，Pi为改造前空压机额定功率，kW；Ti为改造前空压机全年开机时间，h；Pj为改造前干燥器额定功率，kW；αj为改造前干燥器再生次数，次/天；βj为改造前干燥器再生每次耗时数，h/次；dj为改造前全年开机天数，天；
其中，￥后为改造后空压站消耗总电费，元；Pd为离心式空压机额定功率，kW；Td为改造后离心式空压机全年开机时间，h；Pi为改造后原有空压机额定功率，kW；Ti为改造后原有空压机全年开机时间，h；Wj为改造后干燥器加热器额定功率，kW；Ej为改造后干燥器风机额定功率，kW；λj为改造后干燥器再生次数，次/天；γj为改造后干燥器再生每次耗时数，h/次；μj为改造后全年开机天数，天；Pe为改造后变频空压机额定频率，kW；Te为改造后变频空压机全年开机时间，h；We为改造后变频空压机对应干燥器加热器额定功率，kW；Ee为改造后变频空压机对应干燥器风机额定功率，kW；λe为改造后变频空压机对应干燥器再生次数，次/天；γe为改造后变频空压机对应干燥器再生每次耗时数，h/次；μe为改造后变频空压机对应干燥剂全年开机天数，天；
403)空压机年节省经济效益为￥＝￥前-￥后，节能比 投资回收年限为
5.根据权利要求1所述的一种电厂空压机站节能一体化改造方法，其特征在于，步骤5)中测量电厂空压机节能一体化改造后空压机站供气压力曲线方法与所述步骤2)相同，对比改造前、后仪用、除灰、杂用气压力曲线，改造后的供气压力曲线较改造前平滑稳定，并为后级用气设备提供高品质的气源。
6.根据权利要求1所述的一种电厂空压机站节能一体化改造方法，其特征在于，步骤3)削峰填谷380V低压变频空压机事先设定好压力值，当供气压力高于设定压力值时，通过降低空压机转速来减小压力，以便达到设定压力值，当供气压力低于设定压力值时，通过增大空压机转速来增大压力，通过削峰填谷手段为后级用气设备实现恒压供气；步骤3)离心式干燥器无需额外配置加热器和风机，利用离心式压缩机气体自身温度实现干燥器再生循环使用。
一种电厂空压机站节能一体化改造方法
技术领域：
[0001] 本发明属于电厂空压机节能改造技术领域，具体涉及一种电厂空压机站节能一体化改造方法。背景技术：
[0002] 随着环境问题的日益突出，导致在建火电厂数量急剧下降，未来我国电力能源重点将转向核电、水电、风电以及太阳能等新能源，现有火电厂总体数目将维持不变。由于火电增长数量受到限制，各大电厂均开展和进一步挖掘火电厂节能改造的潜力。在火电生产工艺中压缩空气主要用于热工仪表、除灰输送和检修杂用三大领域，而空压机站运行故障直接影响整个火电厂运行可靠性，严重时可造成停机事故，故空压机系统被誉为火电厂“第二厂用电系统”。众所周知空压机系统是个耗能极高的系统，据有关数据显示空压机的有效利用率仅为23％左右，因此提高空压机系统各个环节能源利用率刻不容缓。通常空压机出口气体先经过冷干机进行冷却后，简单分离压缩空气中的液体后进入双塔干燥器对压缩空气进行进一步干燥，而双塔干燥器运行时，一个塔进行压缩空气吸附流程时，另外一个塔则进入再生环节。目前干燥器塔在进行再生时，抽取一部分压缩成品气进行加热后吹除塔内吸附剂，随后将该宝贵的成品气排入大气。同时在塔再生冷却时，同样抽取成品气冷却塔内吸附剂后排入大气，本来空压机利用率就较低，加之塔进行再生时仍要浪费宝贵的成品气。现有电厂空压机站干燥剂再生时存在以下缺陷和不足：(1)空压机正常工作时频繁加载、减载，导致供气压力波动很大，供气压力不稳定；(2)采用压缩效率较低的螺杆机和活塞式空气压缩机，电气转换效率低，损耗大；3)干燥器再生循环使用时采用压缩成品气进行干燥剂再生，造成气体浪费严重，进一步加大空压机电耗。
发明内容：
[0003] 本发明的目的是针对现有电厂空压机站存在的不足，提供了一种电厂空压机站节能一体化改造方法，其能够降低空压机成品气气耗，减少空压机运行电耗，并为仪表阀门、除灰系统、杂用气系统提供压力恒定的气体，降低因空压机不稳定运行造成电厂停机生产事故，为电厂安全、经济运行保驾护航。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：
[0005] 一种电厂空压机站节能一体化改造方法，包括如下步骤：
[0006] 1)收集电厂改造前空压机站原始资料，待收集完成后进入步骤2)；
[0007] 2)测量电厂空压机节能一体化改造前空压机站供气压力曲线，并进入步骤3)；
[0008] 3)确立电厂空压机站节能一体化改造方案，并进入步骤4)；
[0009] 4)空压机节能一体化改造经济效益分析，并进入步骤5)；
[0010] 5)测量电厂空压机节能一体化改造后空压机站供气压力曲线，并进入步骤6)；
[0011] 6)对比改造前、后电厂空压机站供气压力曲线，进入步骤7)；
[0012] 7)电厂空压机站节能一体化改造结束。
[0013] 本发明进一步的改进在于，步骤1)中收集电厂改造前空压机站原始资料，其具体步骤如下：
[0014] 101)收集电厂原有空压机站空压机台数n、型号、功率Pi、电压、流量Qi、压力以及全年开机时间Ti；
[0015] 102)收集电厂原有空压机站干燥器台数m、型号、功率Pj、电压、露点、处理气量以及和每台干燥器与空压机的连接方式；
[0016] 103)收集电厂储气罐的压力、体积以及与干燥器出口的连接方式。
[0017] 本发明进一步的改进在于，步骤2)中测量电厂空压机节能一体化改造前空压机站供气压力曲线时，在仪表储气罐至仪表供气母管连接处安装压力监测传感器，连续测量并录制一周内的仪表供气压力曲线；在除灰储气罐至除灰供气母管连接处安装压力监测传感器，连续测量并录制一周内的除灰供气压力曲线；在杂用储气罐至杂用供气母管连接处安装压力监测传感器，连续测量并录制一周内的杂用供气压力曲线。
[0018] 本发明进一步的改进在于，步骤3)中确立电厂空压机站节能一体化改造方案时，首先新装设a台离心式空气压缩机作为基荷，即压缩空气主要动力源，干燥器选取压缩余热再生方式；然后保证供气量的前提下，保持原有b台喷油螺杆型或活塞型空气压缩机作为辅助备用动力源，其作用为调峰，干燥方式选取零排放再生方式；最后选取c台380V电压等级变频空压机调节空压机站供气压力的稳定性，即削峰填荷作用，并为后级仪表、除灰、杂用气提供恒定的供气压力，其对应干燥器选取零排放再生方式；其中空压机基荷台数a，辅助备用动台数b，削峰填谷变频空压机台数c具体计算步骤如下：
[0019] 301)计算出改造前整个空压机站有效供气量为 其中ηi为改造前与每台空压机所对应干燥器再生时的气耗率；
[0020] 302)离心式空压机基荷台数 其中a取小数点忽后的整数，每台高效率离心式空气压缩机气量为Qd，额定功率为Pd；
[0021] 303)辅助备用螺杆式或活塞式空压机台数 其中n为改造前空压机台数；
[0022] 304)削峰填谷380V低压变频空压机台数c＝1，其额定功率为Pe。
[0023] 本发明进一步的改进在于，步骤4)中空压机节能一体化改造经济效益分析包括如下步骤：
[0024] 401)节能一体化改造前空压机消耗电费
[0025] 其中，￥前为改造前空压站消耗总电费，元；θ为电费单价，元/kWh；n为改造前空压机台数，m为改造前干燥器台数，Pi为改造前空压机额定功率，kW；Ti为改造前空压机全年开机时间，h；Pj为改造前干燥器额定功率，kW；αj为改造前干燥器再生次数，次/天；βj为改造前干燥器再生每次耗时数，h/次；dj为改造前全年开机天数，天；
[0026] 402)电厂空压机节能一体化改造后空压机消耗电费
[0027]
[0028] 其中，￥后为改造后空压站消耗总电费，元；Pd为离心式空压机额定功率，kW；Td为改造后离心式空压机全年开机时间，h；Pi为改造后原有空压机额定功率，kW；Ti为改造后原有空压机全年开机时间，h；Wj为改造后干燥器加热器额定功率，kW；Ej为改造后干燥器风机额定功率，kW；λj为改造后干燥器再生次数，次/天；γj为改造后干燥器再生每次耗时数，h/次；μj为改造后全年开机天数，天；Pe为改造后变频空压机额定频率，kW；Te为改造后变频空压机全年开机时间，h；We为改造后变频空压机对应干燥器加热器额定功率，kW；Ee为改造后变频空压机对应干燥器风机额定功率，kW；λe为改造后变频空压机对应干燥器再生次数，次/天；
γe为改造后变频空压机对应干燥器再生每次耗时数，h/次；μe为改造后变频空压机对应干燥剂全年开机天数，天；
[0029] 403)空压机年节省经济效益为￥＝￥前-￥后，节能比 投资回收年限为其中￥投为改造投资成本。
[0030] 本发明进一步的改进在于，步骤5)中测量电厂空压机节能一体化改造后空压机站供气压力曲线方法与所述步骤2)相同，对比改造前、后仪用、除灰、杂用气压力曲线，改造后的供气压力曲线较改造前平滑稳定，并为后级用气设备提供高品质的气源。
[0031] 本发明进一步的改进在于，步骤3)削峰填谷380V低压变频空压机事先设定好压力值，当供气压力高于设定压力值时，通过降低空压机转速来减小压力，以便达到设定压力值，当供气压力低于设定压力值时，通过增大空压机转速来增大压力，通过削峰填谷手段为后级用气设备实现恒压供气；步骤3)离心式干燥器无需额外配置加热器和风机，利用离心式压缩机气体自身温度实现干燥器再生循环使用。
[0032] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0033] 本发明提供的一种电厂空压机站节能一体化改造方法，通过收集改造前空压机站原始资料，为节能改造提供数据计算依据，测量原有空压机站供气压力曲线，后续依据此压力曲线进行恒压供气定量分析，综合离心式空压机、喷油螺杆空压机和低压变频空压机的优点确立改造方案，对改造前后空压机系统耗电量进行对比分析，计算出年节省经济效益和投资回收年限，再次测量改造后空压机系统供气压力，保证供气压力波动在可控范围内。
[0034] 进一步，本发明收集空压机站空压机数量、功率、额定电压、供气压力和流量，收集后处理器干燥器数量、功率、露点、吸附于再生周期，在确立空压机与后处理连接方式和后处理再生工艺流程的基础上，进一步挖掘空压机站节能改造的空间。
[0035] 进一步，本发明连续录制一周内仪表、除灰、杂用气供气压力曲线，确定原有空压机站供气系统存在缺陷，并测量改造后仪表、除灰、杂用气供气压力曲线，能够定量分析空压机站恒压供气系统供气性能与压力稳定性，并为后级用气设备提供稳定且高品质的气源。
[0036] 进一步，本发明利用电气转换效率高的离心式空压机作为基荷，电厂原有螺杆型空压机作为辅助调节，低压变频空压机用来削峰填谷，为后级用气设备提供恒定的压力，避免空压机频繁加减载造成的压力波动。
[0037] 进一步，本发明离心式空压机所配套干燥器无需外置加热器和风机，利用离心式压缩机自身压缩热实现后级干燥器再生循环使用，螺杆机干燥器则采用成品气再循环技术，降低空压机系统干燥器再生气耗。
[0038] 进一步，本发明替代传统电厂空压机站干燥器，采用干燥技术，能够为除灰系统、仪表系统、杂用气系统提供高质量的气体，避免除灰系统出现板结，降低仪表系统锈蚀概率。
[0039] 进一步，本发明改造后至少节能20％，节能效果好，同时自动化程度高，进一步降低人工成本和减小人工操作，并保证空压机系统连续安全可靠地运行。
[0040] 进一步，发明低压变频空压机利用闭环控制方式，动态调节仪表、除灰、杂用气系统供气压力、通过削峰填谷技术手段实现恒压供气。
[0041] 综上所述，本发明供气气压稳定，节能效果好，为后级用气设备提供了压力恒定高品质气体，适用于热力、石油、化工、冶金等工业用气领域。附图说明：
[0042] 图1为本发明改造方法流程图。具体实施方式：
[0043] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0044] 如图1所示，本发明所述的一种电厂空压机站节能一体化改造方法，包括如下步骤：
[0045] 1)收集电厂改造前空压机站原始资料，待收集完成后进入步骤2)；
[0046] 2)测量电厂空压机节能一体化改造前空压机站供气压力曲线，并进入步骤3)；
[0047] 3)确立电厂空压机站节能一体化改造方案，并进入步骤4)；
[0048] 4)空压机节能一体化改造经济效益分析，并进入步骤5)；
[0049] 5)测量电厂空压机节能一体化改造后空压机站供气压力曲线，并进入步骤6)；
[0050] 6)对比改造前、后电厂空压机站供气压力曲线，进入步骤7)；
[0051] 7)电厂空压机站节能一体化改造结束。
[0052] 本实施例中，步骤1)中收集电厂改造前空压机站原始资料，其具体步骤如下：
[0053] 101)收集电厂原有空压机站空压机台数n、型号、功率Pi、电压、流量Qi、压力以及全年开机时间Ti；
[0054] 102)收集电厂原有空压机站干燥器台数m、型号、功率Pj、电压、露点、处理气量以及和每台干燥器与空压机的连接方式；
[0055] 103)收集电厂储气罐的压力、体积以及与干燥器出口的连接方式。
[0056] 本实施例中，步骤2)中测量电厂空压机节能一体化改造前空压机站供气压力曲线时，在仪表储气罐至仪表供气母管连接处安装压力监测传感器，连续测量并录制一周内的仪表供气压力曲线；在除灰储气罐至除灰供气母管连接处安装压力监测传感器，连续测量并录制一周内的除灰供气压力曲线。在杂用储气罐至杂用供气母管连接处安装压力监测传感器，连续测量并录制一周内的杂用供气压力曲线。
[0057] 本实施例中，步骤3)中确立电厂空压机站节能一体化改造方案时，首先新装设a台离心式空气压缩机作为基荷，即压缩空气主要动力源，干燥器选取压缩余热再生方式；然后保证供气量的前提下，保持原有b台喷油螺杆型或活塞型空气压缩机作为辅助备用动力源，其主要作用为调峰，干燥方式选取零排放再生方式；最后选取c台380V电压等级变频空压机调节空压机站供气压力的稳定性，即削峰填荷作用，并为后级仪表、除灰、杂用气提供恒定的供气压力，其对应干燥器选取零排放再生方式；其中空压机基荷台数a，辅助备用动台数b，削峰填谷变频空压机台数c具体计算步骤如下：
[0058] 301)计算出改造前整个空压机站有效供气量为 其中ηi为改造前与每台空压机所对应干燥器再生时的气耗率；
[0059] 302)离心式空压机基荷台数 其中a取小数点忽后的整数，每台高效率离心式空气压缩机气量为Qd，额定功率为Pd；
[0060] 303)辅助备用螺杆式或活塞式空压机台数 其中n为改造前空压机台数；
[0061] 304)削峰填谷380V低压变频空压机台数c＝1，其额定功率为Pe。
[0062] 本实施例中，上述步骤4)中空压机节能一体化改造经济效益分析包括如下步骤：
[0063] 401)节能一体化改造前空压机消耗电费
[0064] 其中，￥前为改造前空压站消耗总电费，元；θ为电费单价，元/kWh；n为改造前空压机台数，m为改造前干燥器台数，Pi为改造前空压机额定功率，kW；Ti为改造前空压机全年开机时间，h；Pj为改造前干燥器额定功率，kW；αj为改造前干燥器再生次数，次/天；βj为改造前干燥器再生每次耗时数，h/次；dj为改造前全年开机天数，天；
[0065] 402)电厂空压机节能一体化改造后空压机消耗电费
[0066] 其中，￥后为改造后空压站消耗总电费，元；Pd为离心式空压机额定功率，kW；Td为改造后离心式空压机全年开机时间，h；Pi为改造后原有空压机额定功率，kW；Ti为改造后原有空压机全年开机时间，h；Wj为改造后干燥器加热器额定功率，kW；Ej为改造后干燥器风机额定功率，kW；λj为改造后干燥器再生次数，次/天；γj为改造后干燥器再生每次耗时数，h/次；μj为改造后全年开机天数，天；Pe为改造后变频空压机额定频率，kW；Te为改造后变频空压机全年开机时间，h；We为改造后变频空压机对应干燥器加热器额定功率，kW；Ee为改造后变频空压机对应干燥器风机额定功率，kW；λe为改造后变频空压机对应干燥器再生次数，次/天；
γe为改造后变频空压机对应干燥器再生每次耗时数，h/次；μe为改造后变频空压机对应干燥剂全年开机天数，天；
[0067] 403)空压机年节省经济效益为￥＝￥前-￥后，节能比 投资回收年限为其中￥投为改造投资成本。
[0068] 本实施例中，步骤5)中测量电厂空压机节能一体化改造后空压机站供气压力曲线方法与所述步骤2)类似，对比改造前、后仪用、除灰、杂用气压力曲线，改造后的供气压力曲线较改造前应该平滑稳定，并为后级用气设备提供高品质的气源。
[0069] 本实施例中，步骤4)削峰填谷380V低压变频空压机事先设定好压力值，当供气压力高于设定压力值时，通过降低空压机转速来减小压力，以便达到设定压力值，当供气压力低于设定压力值时，通过增大空压机转速来增大压力，通过削峰填谷手段为后级用气设备实现恒压供气；所述步骤4)离心式干燥器无需额外配置加热器和风机，利用离心式压缩机气体自身温度实现干燥器再生循环使用。
[0070] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
