CN219222076U - 节能节水的电厂仪用压缩空气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能节水的电厂仪用压缩空气系统，主要由低压压缩空气系统和高压压缩空气系统组成；低压压缩空气系统包括1台空气压缩机和1台压缩空气后处理设备，并另设1台运行备用空气压缩机，1台检修备用空气压缩机，1台运行备用压缩空气后处理设备；高压压缩空气系统包括设置1台空气压缩机和1台压缩空气后处理设备；低压压缩空气系统和高压压缩空气系统的压缩空气后处理设备出口压缩空气母管相连，两母管之间设止回阀和关断阀。其中，高压压缩空气系统用于电厂失去厂用电时安全停机的供气，低压压缩空气系统用于电厂正常运行时的供气。因此，应用本实用新型可实现降低电厂压缩空气系统的耗电耗水量。

Description

节能节水的电厂仪用压缩空气系统

技术领域

本实用新型属于发电设备技术领域，尤其涉及一种节能节水的电厂仪用压缩空气系统。

背景技术

仪用压缩空气系统是发电厂中的重要系统，除了电厂正常运行时向气动执行机构等需要使用压缩空气的设施提供气源外，还有一个更重要的作用是在电厂失去厂用电时，短时间内向电厂提供停机所必需的压缩空气气源，确保电厂的安全停机，避免重大事故发生。如《大中型火力发电厂设计规范》(GB50660-2011)的10.0.3就明确提出，“当全部空气压缩机停用时，仪表与控制用压缩空气系统的贮气罐的总容量应能维持不小于5min的耗气量”。要实现这一要求，除了足够容积的贮气罐外，还需要提高压缩空气系统贮气罐中的压缩空气压力，使其在空压机停用后，靠自身的膨胀向压缩空气系统持续提供压力满足要求的压缩空气。考虑压缩空气管道阻力后，贮气罐出口压缩空气压力在0.55～0.6MPa即可满足气动执行机构等用气设施的要求，然而，为满足全部空气压缩机停用时的供气需要，需将贮气罐内的压缩空气压力提高至0.75～0.8MPa，以确保当贮气罐内压缩空气不断流出，压力不断下降时，能在5分钟内维持贮气罐内的空气压力不会低于0.55～0.6MPa。在设计中，仪用空气压缩机一般按0.8～0.85MPa选型。由于贮气压力与用气压力的不匹配，造成运行中，压缩空气先过度压缩再膨胀供气，存在能量损失，而且，空压机排气压力越高，产生的压缩热越大，空压机电耗越大，需要的冷却水量也越大。为了节能节水，部分电厂直接将贮气罐工作压力设定为0.55～0.6MPa，但如电厂失去厂用电，将无法确保安全停机的用气。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种节能节水的电厂仪用压缩空气系统，该系统可降低电厂压缩空气系统的耗电耗水量。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

节能节水的电厂仪用压缩空气系统，主要由低压压缩空气系统和高压压缩空气系统组成；

低压压缩空气系统包括1台空气压缩机和1台压缩空气后处理设备，并另设1台运行备用空气压缩机，1台检修备用空气压缩机，1台运行备用压缩空气后处理设备；低压压缩空气系统中的所有空气压缩机的出口管道接入空气压缩机出口压缩空气母管，每台压缩空气后处理设备的进口管道均从空气压缩机出口压缩空气母管上接出，空气压缩机出口压缩空气母管还接至检修用压缩空气贮气罐；低压压缩空气系统中的所有压缩空气后处理设备的出口管道接至压缩空气后处理设备出口压缩空气母管，压缩空气后处理设备出口压缩空气母管接出2根管道，分别接至1个压缩空气缓冲罐；压缩空气缓冲罐的出口接至仪用压缩空气母管，压缩空气缓冲罐的出口管道上设止回阀和气动关断阀；

高压压缩空气系统包括设置1台空气压缩机和1台压缩空气后处理设备；高压压缩空气系统中压缩空气后处理设备的出口管道设母管，母管接出2根管道，分别接至1个压缩空气贮气罐；压缩空气贮气罐的出口接至仪用压缩空气母管，每个贮气罐的出口管道上设1个气动关断阀，压缩空气贮气罐上设有压力变送器；

低压压缩空气系统和高压压缩空气系统的压缩空气后处理设备出口压缩空气母管相连，两母管之间设止回阀和关断阀。

低压压缩空气系统中空气压缩机的流量按每台发电机组正常运行时仪表与控制用气动设备的最大连续用气量确定，空气压缩机排气压力为0.6～0.65MPa。

低压压缩空气系统中压缩空气后处理设备的容量与空气压缩机的容量相匹配，每个压缩空气缓冲罐的容积不小于1台空气压缩机每分钟流量的10％。

高压压缩空气系统中空气压缩机流量为2.5Nm³/min。

高压压缩空气系统中压缩空气后处理设备的容量与空气压缩机的容量相匹配，压缩空气贮气罐容积按2个贮气罐总容积满足当全部空气压缩机停用时，能维持全厂不小于5min的耗气量。

高压压缩空气系统还可包括备用空气压缩机和备用压缩空气后处理设备。

针对发电厂中仪用压缩空气系统存在的问题，发明人设计了一种节能节水的电厂仪用压缩空气系统，主要由低压压缩空气系统和高压压缩空气系统组成；低压压缩空气系统包括1台空气压缩机和1台压缩空气后处理设备，并另设1台运行备用空气压缩机，1台检修备用空气压缩机，1台运行备用压缩空气后处理设备；高压压缩空气系统包括设置1台空气压缩机和1台压缩空气后处理设备；低压压缩空气系统和高压压缩空气系统的压缩空气后处理设备出口压缩空气母管相连，两母管之间设止回阀和关断阀。本实用新型组合设置长期运行的低压压缩空气系统和备用的高压压缩空气系统，其中，高压压缩空气系统用于电厂失去厂用电时安全停机的供气，低压压缩空气系统用于电厂正常运行时的供气。因此，本实用新型在确保电厂失去厂用电时安全停机用气的前提下，降低了电厂正常运行时空气压缩机排气压力，从而降低了电厂压缩空气系统的耗电耗水量。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

⑴由于本系统中长期运行的空气压缩机的排气压力低于常规压缩空气系统中的空气压缩机的排气压力，降低了空气压缩机的电耗和产生的压缩热，达到了节能节水的目的。

⑵由于用小流量的高压空气压缩机维持了压缩空气贮气罐中的压缩空气压力，确保了电厂失去厂用电时安全停机用气。

附图说明

图1是本实用新型的节能节水的电厂仪用压缩空气系统的结构示意图。

图中：1低压压缩空气系统，2高压压缩空气系统，3关断阀，4止回阀，5电厂仪用压缩空气母管，101低压空气压缩机，102低压压缩空气后处理设备，103低压压缩空气缓冲罐，104低压空气压缩机出口管道，105低压空气压缩机出口母管，106低压压缩空气后处理设备进口管道，107低压压缩空气后处理设备出口管道，108低压压缩空气后处理设备出口母管，109低压压缩空气缓冲罐进口管道，110低压压缩空气缓冲罐出口管道，111止回阀，112气动关断阀，120检修用压缩空气贮气罐，201高压空气压缩机，202高压压缩空气后处理设备，203高压压缩空气贮气罐，204高压空气压缩机出口管道，205高压压缩空气后处理设备出口管道，206高压压缩空气后处理设备出口母管，207高压压缩空气贮气罐进口管道，208高压压缩空气贮气罐出口管道，209气动关断阀，210压力变送器。

具体实施方式

一、基本结构

如图1所示，本实用新型的节能节水的电厂仪用压缩空气系统，主要由低压压缩空气系统和高压压缩空气系统组成。低压压缩空气系统和高压压缩空气系统的压缩空气后处理设备出口压缩空气母管相连，以便系统启动初期用大流量的空气压缩机向贮气罐供气，加快充气速度。两母管之间设止回阀和关断阀，以免高压压缩空气系统的压缩空气漏入低压压缩空气系统。

低压压缩空气系统与常规设计的电厂压缩空气系统相似，即低压压缩空气系统包括每台发电机组设1台运行空气压缩机和1台运行压缩空气后处理设备，并全厂另设1台运行备用空气压缩机，1台检修备用空气压缩机，1台运行备用压缩空气后处理设备。低压压缩空气系统中空气压缩机的流量按每台发电机组正常运行时仪表与控制用气动设备的最大连续用气量确定，空气压缩机排气压力按0.6～0.65MPa考虑，具体取值考虑压缩空气后处理设备的阻力和管道阻力后确定。低压压缩空气系统中压缩空气后处理设备的容量与空气压缩机的容量相匹配，每个压缩空气缓冲罐的容积不小于1台空气压缩机每分钟流量的10％。低压压缩空气系统中的所有空气压缩机的出口管道接入空气压缩机出口压缩空气母管，每台压缩空气后处理设备的进口管道均从空气压缩机出口压缩空气母管上接出，空气压缩机出口压缩空气母管还接至检修用压缩空气贮气罐；低压压缩空气系统中的所有压缩空气后处理设备的出口管道接至压缩空气后处理设备出口压缩空气母管，压缩空气后处理设备出口压缩空气母管接出2根管道，分别接至1个压缩空气缓冲罐；压缩空气缓冲罐的出口接至仪用压缩空气母管，供至发电机组各用气点，压缩空气缓冲罐的出口管道上设止回阀和气动关断阀，以免高压压缩空气系统供气时压缩空气进入缓冲罐内。

高压压缩空气系统包括设置1台小流量的0.85MPa空气压缩机和1台压缩空气后处理设备，仅用本系统泄漏或温度变化造成的贮气罐内压力降低时，向贮气罐补充压缩空气，高压压缩空气系统中空气压缩机流量按2.5Nm³/min即可。由于电厂全厂失电为罕见工况，设备检修概率也极低，因此，可不设备用空气压缩机和备用压缩空气后处理设备。高压压缩空气系统中压缩空气后处理设备的容量与空气压缩机的容量相匹配，压缩空气贮气罐容积按2个贮气罐总容积满足当全部空气压缩机停用时，能维持全厂不小于5min的耗气量的要求计算确定。高压压缩空气系统中压缩空气后处理设备的出口管道设母管，母管接出2根管道，分别接至1个压缩空气贮气罐；压缩空气贮气罐的出口接至仪用压缩空气母管，每个贮气罐的出口管道上设1个气动关断阀，在电厂失去厂用电时打开，向仪用压缩空气母管供气。压缩空气贮气罐上设有压力变送器，用于控制空气压缩机的启停。

二、应用实例

以2×600MW燃煤发电机组为例，对本实用新型的技术方案做进一步详细描述。

如图1所示，电厂仪用压缩空气系统主要由低压压缩空气系统1和高压压缩空气系统2组成，低压压缩空气后处理设备出口压缩空气母管108与高压压缩空气后处理设备出口压缩空气母管206相连，两母管之间设有关断阀3和止回阀4。

低压压缩空气系统1设4台排气压力0.6MPa，容量40Nm³/min的低压空气压缩机101，3台工作压力0.6MPa，处理能力40Nm³/min的低压压缩空气后处理设备102，2个设计压力0.65MPa，容积4m³的低压压缩空气缓冲罐103。4根低压空气压缩机出口管道104接入低压空气压缩机出口压缩空气母管105，低压空气压缩机出口母管105上接出3根低压压缩空气后处理设备进口管道106，分别接至1台低压压缩空气后处理设备102，3根低压压缩空气后处理设备出口管道107接至1根低压压缩空气后处理设备出口压缩空气母管108，低压压缩空气后处理设备出口压缩空气母管108接出2根低压压缩空气缓冲罐进口管道109，分别接至1个低压压缩空气缓冲罐103，每个低压压缩空气缓冲罐103接出1根低压压缩空气缓冲罐出口管道110，接至电厂仪用压缩空气母管5，低压压缩空气缓冲罐出口管道110上设有止回阀111和气动关断阀112。按常规设置，低压空气压缩机出口压缩空气母管105接至20m³的检修用压缩空气贮气罐120。

高压压缩空气系统2设1台排气压力0.85MPa，容量2.5Nm³/min的高压空气压缩机201，1台工作压力0.85MPa，处理能力2.5Nm³/min的高压压缩空气后处理设备202，2个设计压力1.0MPa，容积50m³的高压压缩空气贮气罐203。1根高压空气压缩机出口管道204接入高压压缩空气后处理设备202，高压压缩空气后处理设备202接出1根高压压缩空气后处理设备出口管道205，接至1根高压压缩空气后处理设备出口母管206，高压压缩空气后处理设备出口母管206接出2根高压压缩空气缓冲罐进口管道207，分别接至1个高压压缩空气贮气罐203，每个高压压缩空气贮气罐203接出1根高压压缩空气贮气罐出口管道208，接至电厂仪用压缩空气母管5，高压压缩空气贮气罐出口管道208上设有气动关断阀209，高压压缩空气贮气罐203上设有压力变送器210。

二、工作过程

系统首次启动时，低压压缩空气后处理设备出口母管108与高压压缩空气后处理设备出口母管206之间的关断阀3打开，4台低压空气压缩机101均启动，同时向低压压缩空气系统1和高压压缩空气系统2供气，当高压压缩空气贮气罐203内空气压力达到0.55MPa时，关闭关断阀3，停运2台低压空气压缩机101，低压压缩空气系统2正常向电厂仪用压缩空气母管5供气。同时，高压空气压缩机201启动，直至高压压缩空气贮气罐203中的压力达到0.8MPa时，高压空气压缩机201停运。当系统泄漏或温度变化，造成其中1个高压压缩空气贮气罐203中的压力低于0.75MPa时，压力开关210送出的信号控制高压空气压缩机201启动，将高压压缩空气贮气罐203中的压力提高到0.8MPa后停运。在电厂正常运行时，排气压力0.6～0.65MPa的大流量空压机长期运行，排气压力0.85MPa的小流量空压机短时间运行，电耗和水耗低于常规压缩空气系统中排气压力为0.8～0.85MPa的大流量空压机长期运行的电耗和水耗，达到了节能节水的效果。

当电厂失去厂用电时，所有空气压缩机无法运行，低压压缩空气缓冲罐103中的压力将很快下降，无法满足用气压力的要求。此时，打开高压压缩空气贮气罐203，高压压缩空气贮气罐203向电厂仪用压缩空气母管5供气，高压压缩空气贮气罐203内压缩空气压力逐渐下降，在0.8MPa压力降至0.55MPa的过程中，均可满足用气压力的要求。由于高压压缩空气贮气罐203的容积经过计算，可使压降过程持续5min以上，满足电厂安全停机的要求。为避免高压压缩空气系统2中的压缩空气漏入低压压缩空气系统1，关断阀112关闭。

上述仅列举了本发明的较佳实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。如调整空气压缩机、压缩空气后处理设备、压缩空气贮气罐、压缩空气缓冲罐等设备的具体数量及参数；调整母管数量或各设备间、管道间、设备与管道间连接管道的数量；是否从低压压缩空气系统中接出管道至检修用压缩空气贮气罐等。

Claims (6)

1.一种节能节水的电厂仪用压缩空气系统，其特征在于主要由低压压缩空气系统和高压压缩空气系统组成；

所述低压压缩空气系统包括1台空气压缩机和1台压缩空气后处理设备，并另设1台运行备用空气压缩机，1台检修备用空气压缩机，1台运行备用压缩空气后处理设备；所述低压压缩空气系统中的所有空气压缩机的出口管道接入空气压缩机出口压缩空气母管，每台压缩空气后处理设备的进口管道均从空气压缩机出口压缩空气母管上接出，空气压缩机出口压缩空气母管还接至检修用压缩空气贮气罐；所述低压压缩空气系统中的所有压缩空气后处理设备的出口管道接至压缩空气后处理设备出口压缩空气母管，压缩空气后处理设备出口压缩空气母管接出2根管道，分别接至1个压缩空气缓冲罐；所述压缩空气缓冲罐的出口接至仪用压缩空气母管，压缩空气缓冲罐的出口管道上设止回阀和气动关断阀；

所述高压压缩空气系统包括设置1台空气压缩机和1台压缩空气后处理设备；所述高压压缩空气系统中压缩空气后处理设备的出口管道设母管，母管接出2根管道，分别接至1个压缩空气贮气罐；所述压缩空气贮气罐的出口接至仪用压缩空气母管，每个贮气罐的出口管道上设1个气动关断阀，压缩空气贮气罐上设有压力变送器；

所述低压压缩空气系统和高压压缩空气系统的压缩空气后处理设备出口压缩空气母管相连，两母管之间设止回阀和关断阀。

2.根据权利要求1所述的节能节水的电厂仪用压缩空气系统，其特征在于：所述低压压缩空气系统中空气压缩机的流量按每台发电机组正常运行时仪表与控制用气动设备的最大连续用气量确定，空气压缩机排气压力为0.6～0.65MPa。

3.根据权利要求1所述的节能节水的电厂仪用压缩空气系统，其特征在于：所述低压压缩空气系统中所述压缩空气后处理设备的容量与空气压缩机的容量相匹配，每个压缩空气缓冲罐的容积不小于1台空气压缩机每分钟流量的10％。

4.根据权利要求1所述的节能节水的电厂仪用压缩空气系统，其特征在于：所述高压压缩空气系统中所述空气压缩机流量为2.5Nm³/min。

5.根据权利要求1所述的节能节水的电厂仪用压缩空气系统，其特征在于：所述高压压缩空气系统中压缩空气后处理设备的容量与空气压缩机的容量相匹配，压缩空气贮气罐容积按2个贮气罐总容积满足当全部空气压缩机停用时，能维持全厂不小于5min的耗气量。

6.根据权利要求1所述的节能节水的电厂仪用压缩空气系统，其特征在于：所述高压压缩空气系统还包括备用空气压缩机和备用压缩空气后处理设备。

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