火电行业空压机应用白皮书：赋能高效发电与绿色发展

（一）行业地位与规模 火力发电作为我国电力供应的重要支柱，长期以来在能源领域占据着关键地位。尽管近年来新能源发电发展迅速，但火电仍在满足基本用电需求、保障电网稳定等方面发挥着不可替代的作用。我国火电装机容量持续增长，技术水平不断提升，在高效发电、节能减排等方面取得了显著进展。 （二）技术创新与环保要求 随着环保意识的增强和政策的推动，火电行业积极推进技术创新。超超临界机组、高效燃烧技术等的应用，提高了发电效率，降低了煤耗和污染物排放。同时，烟气脱硫脱硝、除尘等环保技术成为标配，火电企业不断加大环保投入，以满足日益严格的排放标准，实现可持续发展。 （三）面临的挑战与机遇 在能源转型的大背景下，火电行业面临着新能源竞争、碳排放压力等挑战。然而，火电的灵活性调节能力使其在电网调峰、备用电源等方面具有新的机遇。通过与新能源互补发展，火电有望在未来能源体系中找到新的定位，实现转型升级。 二、火电行业工艺流程与空压机作用 （一）火电生产基本工艺流程 1.燃料供应与处理 -燃煤是火电生产的主要燃料，通过输煤皮带从煤场运输至锅炉房。在锅炉房内，原煤先进行混煤，以优化燃料特性，然后经过粉碎和研磨，使其达到合适的粒度，便于充分燃烧。 2.燃烧与热能转换 -研磨后的煤粉被送入锅炉燃烧室，与空气充分混合后燃烧。燃烧过程中释放出大量的热能，将锅炉内的水加热成高温高压蒸汽。蒸汽压力推动汽轮机旋转，实现热能向机械能的转换。 3.发电与输电 -汽轮机带动发电机旋转，根据电磁感应原理，将机械能转化为电能。产生的电能通过升压变电站升压后，输送至外电网，供应社会用电需求。 （二）空压机在火电行业的关键应用 1.仪用气系统 -仪用气主要用于驱动火力发电厂的各种仪表与控制设备，如调节阀、气动执行器等。工作压力通常在7-8bar，要求压缩空气品质极高，必须无油、干燥，以确保仪表设备的精准控制和稳定运行。仪用气系统的可靠性直接影响着火电生产过程的安全性和稳定性，一旦仪用气供应出现问题，可能导致发电设备失控，影响正常发电。 2.厂用气系统 -厂用气为火力发电厂的检修和运行维护提供动力。在设备检修时，用于驱动风动工具，如气动扳手、风钻等，方便设备的拆卸和安装。日常运行维护中，用于吹扫管道、设备表面的灰尘和杂物，保持设备清洁，提高散热效率，防止积灰对设备性能造成影响。厂用气的工作压力与仪用气相近，品质要求也较高，需保证无油、干燥，以延长风动工具的使用寿命，确保维护工作的顺利进行。 3.锅炉除灰系统 -锅炉在燃烧过程中会产生大量的灰尘，这些灰尘黏附在锅炉受热面上，会降低热传递效率，影响锅炉的正常运行。压缩空气在锅炉除灰系统中发挥着重要作用，通过高压喷射，将黏附在锅炉表面的灰尘吹落，使其落入灰斗，便于后续收集和处理。锅炉除灰需要较高的工作压力，一般为7-8bar，且要求压缩空气干燥，防止水分与灰尘混合后形成结块，影响除灰效果。 4.输送用气系统 -输送用气主要用于火力发电厂的气力输送系统，如将粉煤灰、石灰石等物料在不同设备和存储区域之间进行输送。其压力范围一般在4.5-6bar，用气量根据输送系统的物料输送量、物料特性（如粒度、密度等）和输送距离等因素而定。气力输送系统具有输送效 率高、自动化程度高、减少环境污染等优点，而稳定可靠的压缩空气供应是保证其正常运行的关键。 5.烟气脱硫脱硝系统（环保要求） -为了减少火电生产对环境的污染，烟气脱硫脱硝成为必不可少的环保措施。在烟气脱硝方面，常采用低氮燃烧技术，通过向燃烧区域喷射压缩空气和还原剂（如氨气等），使氮氧化物在高温下还原为氮气和水。烟气脱硫则广泛应用石灰石-石膏法工艺，压缩空气用于搅拌石灰石浆液，使其与烟气中的二氧化硫充分反应，生成石膏。该环节所需压缩空气压力较低，一般为1-1.2bar，但对空气质量有一定要求，以防止杂质对脱硫脱硝效果产生影响。 三、火电行业空压机选型要点 （一）根据工艺需求确定空压机类型 1.排气压力匹配 -不同的应用环节对空压机排气压力有不同要求。仪用气、厂用气和锅炉除灰系统通常需要7-8bar的排气压力，因此应优先选择能够稳定输出该压力范围的空压机类型，如螺杆式空压机或离心式空压机。对于输送用气系统，4.5-6bar的压力要求可根据具体情况选择合适的空压机，螺杆式空压机在该压力范围内也具有较好的性能表现。而烟气脱硫脱硝系统的低压力需求（1-1.2bar），可通过减压阀等设备对高压气源进行减压处理，以满足工艺要求。 2.排气量计算与选择 -准确计算各工艺环节的用气量是选型的关键。对于仪用气和厂用气，可根据电厂规模、设备数量和运行工况等因素，参考相关标准和经验数据进行估算。新建火电厂的仪用气用气量，600MW机组一般为45m³/min，1000MW机组约为78m³/min；厂用气用气量600MW机组约为26m³/min。锅炉除灰系统的用气量与锅炉的类型、燃烧煤种和除灰方式等有关，需根据具体项目进行详细计算。输送用气系统的用气量则主要取决于物料输送量和输送距离等，差异较大，应根据气力输送系统的设计参数确定。在选择空压机时，应考虑一定的余量，以应对用气高峰和设备维护等情况，确保系统的稳定供气。 （二）考虑空压机的能效和可靠性 1.能效等级评估 -能效等级是衡量空压机性能的重要指标。选择能效等级高的空压机，可有效降低运行能耗，降低发电成本。目前，市场上先进的空压机采用了多种节能技术，如变频调速技术，可根据实际用气需求自动调整电机转速，避免空压机的空载运行和过度加载，实现节能运行。两级压缩技术也能提高压缩效率，降低能耗。在选型时，应关注空压机的能效标识，优先选择能效等级达到国家一级能效标准的产品。 2.可靠性设计与验证 -火电行业对设备的可靠性要求非常高，空压机作为关键辅助设备，必须保证长期稳定运行。应选择具有成熟技术和良好口碑的品牌产品，其设计应具备完善的冷却系统、润滑系统和控制系统，以确保设备在高温、高负荷等恶劣工况下能够正常工作。同时，可参考其他火电项目的应用案例和用户反馈，了解产品的实际运行可靠性。此外，设备的维护便利性也是重要考虑因素，便于快速更换易损件、进行日常维护和故障维修，减少停机时间。 （三）后处理设备配置 1.干燥机选择与应用 -为满足火电行业对压缩空气干燥度的严格要求，后处理设备中的干燥机至关重要。吸附式干燥机适用于对干燥度要求极高的仪用气系统，能够将压缩空气的露点温度降低至-40℃以下，确保仪表设备的正常运行。冷冻式干燥机则可用于厂用气、输送用气等对干燥度要求相对较低的场合，其露点温度一般能达到3-10℃左右，可有效去除压缩空气中的大部分水分。在实际应用中，可根据不同工艺环节的需求，采用组合式干燥系统，如先通过冷冻式干燥机进行初步干燥，再经吸附式干燥机进一步深度干燥，以达到预期的干燥效果和经济性。 2.过滤器选型与精度匹配 -过滤器用于去除压缩空气中的杂质、油污和水分等污染物，保护下游设备的正常运行。根据压缩空气的品质要求和用气设备的敏感度，应选择合适精度和类型的过滤器。一般采用多级过滤器配置，前置过滤器用于去除较大颗粒的杂质，如灰尘、铁锈等；精密过滤器进一步过滤微小颗粒和油污，确保压缩空气达到相应的洁净度标准；对于对空气质量要求极高的仪用气系统，还可配置活性炭过滤器，去除异味和微量油污。过滤器的精度应 根据具体工艺要求进行选择，如仪用气系统过滤器精度一般要求达到0.01μm，以保证仪表的精准控制。 3.储气罐设置与功能优化 -储气罐在空压机系统中具有缓冲、稳压和储存压缩空气的作用。应根据系统的用气特点和流量波动情况，合理设置工艺用、仪用和缓冲储气罐的容量和数量。工艺储气罐可在气力输送等工艺环节瞬间大流量用气时提供稳定的气源，减少空压机的频繁启动；仪用储气罐为仪表和控制系统提供稳定的气压，保证控制精度，防止因气压波动导致仪表误动作；缓冲储气罐则有助于平衡系统压力，减少压力波动对设备的冲击，提高系统的稳定性和可靠性。储气罐的容量应根据用气需求和空压机的排气量进行计算确定，同时要考虑安装空间和成本等因素。 （四）智能化控制系统 1.远程监控与故障诊断功能 -智能化控制系统的远程监控功能可实时采集空压机的运行数据，如压力、温度、排气量、电机电流等，并通过网络传输至监控中心。操作人员可随时随地远程监测设备运行状态，及时发现异常情况并进行预警。同时，远程故障诊断功能利用大数据分析和专家系统，对设备故障进行快速准确的诊断，提前预测潜在故障，为维修人员提供详细的故障信息和解决方案，大大缩短设备停机时间，提高生产效率。 2.自动控制与优化运行策略 -空压机的智能化控制系统能够根据火电生产过程中的实际用气需求，自动调整运行参数，如加载/卸载压力、电机转速等，实现空压机的优化运行。通过与电厂的控制系统集成，可实现根据发电负荷、工艺用气需求等因素自动调节空压机的输出气量，避免空压机的空载运行和过度加载，提高设备的运行效率，降低能耗。此外，系统还可实现多台空压机的联控，根据用气负荷自动分配运行台数和负荷，确保整个压缩空气系统的稳定供应和高效运行，同时延长设备的使用寿命。 四、火电行业空压机应用案例分析 （一）案例一：北方某电厂 1.项目概况与需求 -客户是一座大型火力发电企业，装机容量较大，对发电设备的稳定性和可靠性要求极高。在项目建设过程中，需要一套高效、稳定的空压机系统，为电厂的仪用气、厂用气、锅炉除灰、输送用气和烟气脱硫脱硝等多个工艺环节提供可靠的压缩空气供应。根据电厂的设计规模和工艺要求，确定压缩空气系统的处理量参数为70m³/min。 2.空压机系统选型与配置 -经过综合评估，该项目选用了柳泰克的LU系列空压机。根据用气量需求和压力要求，配置了多台不同功率的空压机，以满足不同工艺环节的用气需求。同时，配备了吸附式干燥机、精密过滤器和储气罐等完善的后处理设备，确保压缩空气的品质符合工艺要求。控制系统采用品牌PLC，实现了空压机的智能化控制，具备三滤压差报警、MODBUS接口上传到DCS系统集中控制等功能，方便操作人员实时监控和管理设备运行。 3.项目实施与效果评估 -在项目实施过程中，从立项到最终签订协议/合同，经历了多个阶段。业主、设计院、总包公司和招标单位等多方密切合作，确保项目顺利推进。在设计方案阶段，根据电厂的实际需求确定了处理量参数和设备选型。在招标过程中，尽管面临竞争对手的挑战，通过合理的方案设计和技术优势，最终确保中标。项目实施后，空压机系统运行稳定可靠，为电厂的各项生产工艺提供了稳定的压缩空气供应。仪用气系统保证了仪表设备的精准控制，厂用气系统满足了检修和维护工作的需求，锅炉除灰效果良好，输送用气系统高效运行，烟气脱硫脱硝系统达到了环保排放标准。同时，通过智能化控制系统的应用，实现了设备的远程监控和优化运行，降低了运行成本，提高了生产效率。 （二）案例二：某热电有限公司 1.项目特点与挑战 -该公司的项目具有一定的特殊性，其场地空间有限，对空压机设备的占地面积和布局提出了较高要求。同时，该项目所在地区电网稳定性较差，对空压机的启动性能和运行可靠性要求更高，以确保在电网波动情况下仍能正常为电厂提供压缩空气。 2.解决方案与应用效果 -针对项目特点，选用了柳泰克的LU250W-8 10KV (IP23)型空压机，该型号空压机在性能上满足项目需求的同时，具有结构紧凑、占地面积小的优势，便于在有限空间内安装。在控制系统方面，进行了特殊优化，提高了空压机的启动性能和对电网波动的适应性。项目投运后，空压机系统稳定运行，有效克服了场地和电网条件的限制，为客户生产运营提 供了可靠的压缩空气保障，满足了发电过程中的各种用气需求，提高了电厂的整体运行稳定性。 （三）案例总结与启示 1.成功经验借鉴 -从上述案例可以看出，合理的空压机选型和配置是火电项目成功应用的关键。在选型过程中，充分考虑电厂的工艺需求、场地条件、电网环境等因素，选择性能合适、可靠性高的空压机产品至