韓建鋒　宮棟杰

摘要:介紹了飽和蒸汽發(fā)電熱力系統(tǒng)。利用飽和蒸汽發(fā)不僅可以充分利用余熱能源,而且可以達到節(jié)能降耗、改善環(huán)境的目的,說明了飽和蒸汽發(fā)電機組的應(yīng)用效益顯著。

關(guān)鍵詞:飽和蒸汽發(fā)電

0 引言

冶煉鋅的過程中汽化冷卻系統(tǒng)和余熱鍋爐產(chǎn)生大量壓力為2.6-3.0MPa的飽和蒸汽,目前除一部分工藝用汽及生活用汽外,共有富余蒸汽70t/h;另外還有0.25MPa飽和蒸汽17.5t/h。余熱蒸汽因缺少用戶,得不到合理利用,因此利用富余的余熱蒸汽建設(shè)余熱電站,是一項十分必要的技術(shù)改進措施,它可以顯著提高能源利用率,進一步降低產(chǎn)品能耗。采用飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng),以熱水為介質(zhì),產(chǎn)生飽和蒸汽,利用飽和蒸汽汽輪機使飽和蒸汽膨脹做功,帶動發(fā)電機發(fā)電。所發(fā)電力可以供給工藝流程輔機用電使用。這樣一來,既降低了工藝流程對外部能源的需要,節(jié)約了能源,又減少了對環(huán)境的熱污染。符合國家節(jié)能減排的方針,又降低生產(chǎn)成本,是一舉兩得的重要措施。

1 飽和蒸汽發(fā)電機組設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

1.1 汽輪機主要技術(shù)參數(shù)

型號:RBN13-2.6/0.35/0.35(補凝式)

額定功率:13 MW

最大功率:15 MW

主汽門前主蒸汽額定溫度: 224℃

主汽門前主蒸汽額定壓力: 2.6 MPa(a)

主蒸汽額定流量:65 t/h

額定工況背壓: 8kPa(a)

1.2 汽輪機主要技術(shù)參數(shù)

型號:QF-15-2

額定功率:15MW 額定電壓: 6.3kV

額定功率因素:0.8 發(fā)電機效率:97%額定頻率:50Hz

2 工藝方案簡介

常規(guī)余熱發(fā)電汽輪機多采用過熱蒸汽形式,此時汽輪機對進汽蒸汽的過熱度有嚴格要求,過熱度不夠會導(dǎo)致蒸汽濕度增加,影響汽輪機效率甚至縮短葉片的使用壽命,嚴重時汽缸、主汽門外殼等高溫部件內(nèi)壁溫度會急劇下降而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形,使金屬部件產(chǎn)生裂紋造成重大事故。

為了解決因飽和蒸汽所帶來的難題,該飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)從兩個方面入手,一是從蒸汽系統(tǒng)做研發(fā),二是從汽輪機本體做優(yōu)化改進,最終達到了安全而經(jīng)濟的發(fā)電目的。

本工程采用擁有專利技術(shù)的機內(nèi)除濕再熱的多級沖動式汽輪機,是一種先進的飽和蒸汽發(fā)電設(shè)備,在汽輪機汽缸內(nèi)的其中一相鄰級或若干相鄰級的級間設(shè)置有級間蒸汽再熱器,由該汽輪機的主汽門后的主蒸汽管上引出一股新蒸汽通入蒸汽再熱器中,用于加熱汽輪機中膨脹到一定程度的濕飽和蒸汽,降低其濕度,以保護汽輪機不受水蝕損害。汽輪機可以自由使用飽和蒸汽或過熱度比較低的蒸汽,在保持比較高的效率情況下基本避免了葉片的水蝕問題。

上述再熱除濕裝置很大程度上避免了水蝕問題,為了更安全經(jīng)濟的發(fā)電,汽輪機本體還需做一些不同于常規(guī)汽輪機的改進措施,下面著重說明飽和蒸汽汽輪機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點。

2.1 進汽控制閥門 進汽控制閥門系統(tǒng)有主汽閥和調(diào)節(jié)閥以及連接管道組成。主汽閥是帶有自動關(guān)閉器的開關(guān)兩位快速關(guān)斷閥門,布置于機組前方。機組事故時快速阻斷主蒸汽,保障機組安全。調(diào)節(jié)閥采用提板式調(diào)節(jié)閥,布置于氣缸前部蒸汽室內(nèi)。用油動機帶動,控制蒸汽流量,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和負荷。由于飽和蒸汽中可能含有腐蝕性氣體,要考慮氣體成分,選擇耐腐蝕的閥門材料,減輕腐蝕。

2.2 汽缸、隔板和轉(zhuǎn)子 由于工作介質(zhì)是飽和蒸汽,在級內(nèi)膨脹做功后濕度大。蒸汽所攜帶的水分會對汽缸、隔板、葉片產(chǎn)生沖刷,會使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。本工程采用機內(nèi)除濕再熱的多級沖動式汽輪機,除去一些水分,減輕對部件的沖刷和應(yīng)力腐蝕。雖然機組的壓力溫度很低,應(yīng)力很小,但由于飽和蒸汽的腐蝕性,汽缸、隔板和轉(zhuǎn)子材料要用合金鋼,減輕腐蝕。葉片采用現(xiàn)代大型汽輪機高效率的葉片設(shè)計技術(shù),選用先進的后加載葉型,設(shè)計葉片,提高機組效率,使之達到先進水平。由于飽和蒸汽蒸汽含有不凝結(jié)氣體,在通流面積設(shè)計時,做了充分考慮,放大了通流面積;飽和蒸汽濕度大,末兩級葉片要采取防水刷措施。

2.3 通流設(shè)計 采用現(xiàn)代全三維設(shè)計技術(shù),精心組織流場,合理匹配動靜葉片,采用光順的流道設(shè)計,提高機組效率。

2.4 節(jié)流調(diào)節(jié) 采用節(jié)流調(diào)節(jié),最大限度適應(yīng)蒸發(fā)器的壓力流量變化,提高產(chǎn)汽量,減少壓力損失,提高裝置效率。

除濕再熱熱力系統(tǒng)圖如下:

1、飽和蒸汽汽輪機;2、汽輪機除濕再熱裝置;3、調(diào)節(jié)汽閥;4、主汽門;5、緊急旁通閥;6、凝汽器;7、疏水膨脹箱;8、補汽門;9、浮球式疏水閥;10、汽水分離器;11、補汽再熱裝置;12、汽水分離器

3 經(jīng)濟效益分析

工程靜態(tài)投資:10783.43萬元。

其中建筑工程費:1035.77萬元,占靜態(tài)總投資 9.61%;

設(shè)備購置費:6147.00萬元,占靜態(tài)總投資 57.0%;

安裝工程費:1432.72萬元,占靜態(tài)總投資 13.29%;

其他費用:2167.95萬元,占靜態(tài)總投資 20.10%;

內(nèi)部收益率:19.98%投資回收期:6.19年

4 結(jié)語

利用飽和蒸汽發(fā)電改善了東嶺鋅品廠蒸汽熱力系統(tǒng)配置不合理、浪費嚴重的狀況,提高了熱能利用效率,實現(xiàn)節(jié)能節(jié)電,為企業(yè)創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。該方案不僅先進可靠,而且見效非常快,投資回收期短,對冶煉行業(yè)余熱蒸汽還未有效利用的企業(yè)有所借鑒。