汪明浩，李德豐，王文秀，桂宏橋，王雪炎

（光大環(huán)保能源（江陰）有限公司，江蘇 江陰 214400）

1 技改項目簡述

現(xiàn)代化城市快速發(fā)展，人口劇增隨之而來的是生活垃圾也與日俱增，15 年前興建的城市生活垃圾發(fā)電廠面臨著擴容和新建。然而，該如何將老設備進行技改，重新煥發(fā)活力并能夠及時回收成本，以光大環(huán)保能源（江陰）有限公司即江陰市生活垃圾焚燒發(fā)電廠，高效離心壓縮機技改為例進行闡述。

（1）城市生活垃圾發(fā)電廠壓縮空氣系統(tǒng)一般設計的模式，均為單螺桿空壓機+儲氣罐+冷干機（配專用儲氣罐）+吸附式干燥機（配專用儲氣罐）+至用戶使用。離心壓縮機對比單螺桿空壓機，具有提高壓縮機效率10%～20%、易于安裝維護和運行成本低、在任何運行條件下提供100%無油壓縮空氣等優(yōu)點，但是，離心機選型過大易產(chǎn)生“喘振”?！按瘛笔桥艢饬髁繙p少時產(chǎn)生的現(xiàn)象，會導致葉輪內(nèi)出現(xiàn)反向氣流，從而導致氣壓和氣流顯著脈動，且壓縮機不再正常運行。出現(xiàn)喘振時，壓縮機主軸振動加劇。由于回流，排放側(cè)的高溫空氣返回至進氣側(cè)，致使進氣溫度上升。此外，“喘振區(qū)”指的是因壓縮機中出現(xiàn)氣體喘振而無法穩(wěn)定運行時的壓力和排氣量范圍。壓力較高時，導致喘振的排氣量也比較大。

（2）光大環(huán)保能源（江陰）有限公司即江陰市生活垃圾焚燒發(fā)電廠由中國光大國際有限公司與江陰市政府采用BOT 模式投資建設，座落于江蘇省江陰市月城鎮(zhèn)，一二期占地面積86.42 畝，投資5.93 億元，三期占地面積44.46 畝，投資5.8 億元，建設總規(guī)模日處理生活垃圾2200 噸。一二期配置3 臺400 噸/日機械爐排焚燒爐，以及3 臺32.3 噸/小時余熱鍋爐和2 臺12 兆瓦汽輪發(fā)電機組，三期配置2 臺500噸/日的機械爐排焚燒爐與1 臺25 兆瓦汽輪發(fā)電機組，為國內(nèi)垃圾焚燒行業(yè)首次采用中溫次高壓母管制中間再熱機組。全廠壓縮空氣系統(tǒng)由一二期壓縮空氣系統(tǒng)和三期壓縮空氣系統(tǒng)組成，一二期壓縮空氣系統(tǒng)為四臺復盛SW160 空壓機（28m3/min/臺）、兩臺冷干機及兩臺吸附式干燥機組成，一二期系統(tǒng)運行最大流量為45m3/min。三期壓縮空氣系統(tǒng)為四臺英格索蘭空壓機，其中，4 臺水冷螺桿式空氣壓縮機（3用1 備，其中1 臺為變頻調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為20 ～50Hz），干燥機設備選用4 臺高溫型冷凍式干燥機（3 用1 備）和2臺微熱再生吸附式干燥機（1 用1 備），三期壓縮空氣系統(tǒng)運行時最大流量為35m3/min。

2 研發(fā)背景

一二期項目自2007 年6 月投入運行，螺桿空壓機已運行11 年，目前，單螺桿空壓機主要存在以下問題：

2.1 運行費用高

一二期項目4 臺SA160W 復盛螺桿空壓機（兩用兩備），三期項目3+1 臺英格索蘭200+160kW 空壓機（兩用兩備），實際全廠空壓機運行功率610.61kW，全年運行8760 小時，電費按照0.65 元/kW·h 計算，年耗電量約347.68 萬元。

2.2 維護成本高

通過匯總分析，目前，一、二期項目4 臺SA160W 復盛螺桿空壓機維護費用為37.54 元/h，全年維護費用約32.885 萬元。

2.3 壓縮空氣品質(zhì)差

一、二期項目發(fā)生多次因壓縮空氣含油引起CEMS、霧化器等環(huán)保設備工作異常，嚴重威脅到環(huán)保設備安全運行。

2.4 故障率高

螺桿空壓機經(jīng)常在運行期發(fā)生跳閘時間，嚴重時，導致鍋爐無法正常運行。

3 主要技改路線

新增一臺高效離心壓縮機，同時，將一二三期壓縮空氣系統(tǒng)使用母管連通，加裝一二期壓縮空氣系統(tǒng)與三期壓縮空氣系統(tǒng)中間隔離門，使用一臺高效離心機對全廠壓縮空氣系統(tǒng)進行供氣，離心機選型為80Nm3/min，軸功率為450kW·h。

4 實施情況

4.1 主要工藝設備技改內(nèi)容

（1）將一期4#空壓機拆除，并在原位置安裝一臺82Nm3/min 離心機，離心機進氣通過安裝不銹鋼延長風管取室外空氣，為減少進氣噪音，進氣管采用超大口徑。進氣口安裝自潔式過濾器，位置放在室外一二期和三期連廊下方。

（2）離心機出口母管采用DN150 管徑，為了減輕現(xiàn)有冷干機運行負荷，在出口管道上安裝1 臺100%水冷氣液分離器，對壓縮空氣進行干燥，按照平均冷卻水溫12℃的溴化鋰中央空調(diào)冷凍水設計。

（3）離心機冷卻方式為水冷，采用除鹽水進行閉式循環(huán)，除鹽水冷卻方式為廠用循環(huán)水經(jīng)板式換熱器進行冷卻。

（4）將一二期與三期壓縮空系統(tǒng)利用DN150 管道進行連通。

（5）本次改造僅對壓縮用氣系統(tǒng)動力源進行改造，仍利用原儲氣罐、凈化系統(tǒng)。

（6）在一二期10kV 開關室增加一臺高壓開關柜，配一臺ABB 品牌630A/25KA 的真空斷路器，配置一塊南瑞電動機保護裝置，接入一二期ECS 系統(tǒng)。新增開關柜電源通過高壓電纜引自10KV Ⅱ段母排，采用下進下出式接線方式，出線通過高壓電纜接至離心式壓縮機本體。高壓開關控制部分接入一二期DCS 系統(tǒng)，由一二期DCS 系統(tǒng)實現(xiàn)開關的啟停。

（7）本方案最大限度使用原有儲氣罐和冷干機，運行工況為離心機滿負荷運行，壓縮空氣不足部分自動聯(lián)鎖啟動一臺螺桿空壓機配合運行。

（8）離心空壓機投入運行后，根據(jù)實際負荷，對原螺桿機執(zhí)行定期切換制度，保障螺桿機良好備用。離心機技改示意圖如圖1、圖2。

圖1 江陰市生活垃圾發(fā)電廠離心空壓機改造對接圖

圖2 江陰市生活垃圾發(fā)電廠一二期與三期壓縮空氣系統(tǒng)圖

4.2 設備運行及定期切換維護保養(yǎng)

離心機技改完成后，江陰市生活垃圾全廠壓縮空氣系統(tǒng)運行模式，由“4 用4 備”改為“1 用7 備”，一二期和三期壓縮空氣系統(tǒng)正常運行方式為離心式壓縮機運行，一二期三臺復盛空壓機及三期四臺英格索蘭空壓機處于停運狀態(tài)，為防止一二期1#2#3#復盛空壓機和三期5#6#7#8#英格索蘭空壓機因長期停運導致空壓機油中水份析出使油乳化，對設備產(chǎn)生負面影響，為保證設備正常備用，結合電機遙測絕緣周期，需對空壓機做以下保養(yǎng)措施：

（1）運行、檢修每天巡檢時，檢查空壓機控制面板各參數(shù)情況，檢查控制面板是否黑屏，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報。

（2）因空壓機出口門一直開啟處于備用狀態(tài)，巡檢人員每周對各疏水器動作情況檢查。

（3）每月12 日早班，運行人員對每臺空壓機油氣分離器進行排污放水。

（4）每周在專工開具工作票后，由檢修人員對每臺空壓機靠背輪進行手動盤轉(zhuǎn)。

（5）每月20 日～23 日早班對停運空壓機依次啟動一次，每臺運行時間為3 小時，系統(tǒng)整體運行方式為離心機+一臺空壓機。

（6）每次啟動空壓機時聯(lián)系專工對空壓機加載卸載壓力進行修改后再進行啟動，停運后，再聯(lián)系專工恢復空壓機原先的加載卸載壓力，以保證投備用聯(lián)鎖空壓機能正常備用。

（7）備用空壓機啟動后檢查各參數(shù)及油位，如發(fā)現(xiàn)異常及時聯(lián)系專工處理。

（8）備用空壓機空濾、油濾、油分芯及空壓機油按照要求，達到運行小時數(shù)后進行更換。

5 指標分析

5.1 技術指標

（1）運行費用分析。通過對比分析計算（11 月22 日啟離心機，電量累計199058kW·h，平均每天11058kW·h，平均每小時460kW·h），江陰能源用一臺離心機工全廠壓縮空氣，全年需要運行費用：460kW·h×8760×0.65 元/kW.h ≈261.92 萬元。

螺桿空壓機運行費用：（按照2020 年1 月3 日和8 日一二三期單螺桿空壓機運行實際電量統(tǒng)計平均為610.61kW·h）螺桿空壓機電量統(tǒng)計表如表1。

表1 螺桿空壓機電量統(tǒng)計表

610.61 kW·h×8760×0.65 元/kW·h ≈347.68 萬元；

離心機全年可以節(jié)約運行電費：347.68－261.92=85.76萬元。

（2）維護費用分析（如表2）。

壽力離心機每兩年大保養(yǎng)核算單價為：

99154.31 /2/365/24=5.66 元/h

每年壽力離心機維保價格為5.66 元/h×8760=4.96 萬元。

單螺桿空壓機維護費用：復盛空壓機運行4000 小時后，需進行大保養(yǎng)費用約為15000 元，運行20000 小時后，需進行機頭大修工作費用約為10 萬元，平均費用為7.25 元/h。英格索蘭空壓機運行4000 小時后，需進行小保養(yǎng)費用約為15180 元，運行8000 小時后，需進行大保養(yǎng)費用約為55180 元，運行20000 小時后，需進行機頭大修工作費用約為12 萬元，平均費用為11.52 元/h。兩臺復盛空壓機和兩臺英格索蘭空壓機同時運行的維保單價為：7.25×2+11.52×2=37.54 元，

表2 離心機維護清單

37.54 元/h×8760=32.885 萬元。

離心機全年可以節(jié)約維護費用：

32.885 －4.96 ≈27.93 萬元。

（3）年收益。全年收益85.76+27.93=113.69 萬元。

5.2 投資及回報

本次改造設備材料費（離心機本體+電纜+水泵+控制柜+水箱）為96.98+9.8+9.5978+2.83+2.449=121.6568 萬元，施工費為31.5 萬元，一二期與三期壓縮空氣母管對接及輔材當月出庫為43.0192 萬元，總工程費用為201.7685 萬元。項目準備時間3 個月、項目施工時間30 天、總施工人員20 人。ROI（投資回報率）113.69/201.7685×100%≈56.35%。約2 年即可收回全部改造費用，該技改投資回報率較好。

5.3 社會指標

技改完成后，提高了江陰市生活垃圾焚燒發(fā)電廠壓縮空氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性、節(jié)約了能耗、減少了噪音源，使壓縮空氣品質(zhì)大幅提高。

5.4 離心機技改不足

本次離心壓縮機選型為壽力壓力技術（蘇州）有限公司產(chǎn)品，在實際使用時發(fā)現(xiàn)，離心機正常運行壓縮空氣系統(tǒng)流量在80Nm3/min 時，電機電流已達到32A（額定電流30A），電機電流卻超額定電流2A 運行，運行時，監(jiān)控電機振動、線圈溫度均在要求范圍內(nèi)。分析主要原因，應為設備電機選型偏小。

6 推廣意見

建議在日處理2000 噸以上且壓縮空氣系統(tǒng)實際用氣流量在80Nm3/min 以上的項目公司進行推廣。