韩建锋　宫栋杰

摘要:介绍了饱和蒸汽发电热力系统。利用饱和蒸汽发不仅可以充分利用余热能源,而且可以达到节能降耗、改善环境的目的,说明了饱和蒸汽发电机组的应用效益显著。

关键词:饱和蒸汽发电

0 引言

冶炼锌的过程中汽化冷却系统和余热锅炉产生大量压力为2.6-3.0MPa的饱和蒸汽,目前除一部分工艺用汽及生活用汽外,共有富余蒸汽70t/h;另外还有0.25MPa饱和蒸汽17.5t/h。余热蒸汽因缺少用户,得不到合理利用,因此利用富余的余热蒸汽建设余热电站,是一项十分必要的技术改进措施,它可以显著提高能源利用率,进一步降低产品能耗。采用饱和蒸汽发电系统,以热水为介质,产生饱和蒸汽,利用饱和蒸汽汽轮机使饱和蒸汽膨胀做功,带动发电机发电。所发电力可以供给工艺流程辅机用电使用。这样一来,既降低了工艺流程对外部能源的需要,节约了能源,又减少了对环境的热污染。符合国家节能减排的方针,又降低生产成本,是一举两得的重要措施。

1 饱和蒸汽发电机组设备主要技术参数

1.1 汽轮机主要技术参数

型号:RBN13-2.6/0.35/0.35(补凝式)

额定功率:13 MW

最大功率:15 MW

主汽门前主蒸汽额定温度: 224℃

主汽门前主蒸汽额定压力: 2.6 MPa(a)

主蒸汽额定流量:65 t/h

额定工况背压: 8kPa(a)

1.2 汽轮机主要技术参数

型号:QF-15-2

额定功率:15MW 额定电压: 6.3kV

额定功率因素:0.8 发电机效率:97%额定频率:50Hz

2 工艺方案简介

常规余热发电汽轮机多采用过热蒸汽形式,此时汽轮机对进汽蒸汽的过热度有严格要求,过热度不够会导致蒸汽湿度增加,影响汽轮机效率甚至缩短叶片的使用寿命,严重时汽缸、主汽门外壳等高温部件内壁温度会急剧下降而产生很大的热应力和热变形,使金属部件产生裂纹造成重大事故。

为了解决因饱和蒸汽所带来的难题,该饱和蒸汽发电技术从两个方面入手,一是从蒸汽系统做研发,二是从汽轮机本体做优化改进,最终达到了安全而经济的发电目的。

本工程采用拥有专利技术的机内除湿再热的多级冲动式汽轮机,是一种先进的饱和蒸汽发电设备,在汽轮机汽缸内的其中一相邻级或若干相邻级的级间设置有级间蒸汽再热器,由该汽轮机的主汽门后的主蒸汽管上引出一股新蒸汽通入蒸汽再热器中,用于加热汽轮机中膨胀到一定程度的湿饱和蒸汽,降低其湿度,以保护汽轮机不受水蚀损害。汽轮机可以自由使用饱和蒸汽或过热度比较低的蒸汽,在保持比较高的效率情况下基本避免了叶片的水蚀问题。

上述再热除湿装置很大程度上避免了水蚀问题,为了更安全经济的发电,汽轮机本体还需做一些不同于常规汽轮机的改进措施,下面着重说明饱和蒸汽汽轮机结构系统的特点。

2.1 进汽控制阀门 进汽控制阀门系统有主汽阀和调节阀以及连接管道组成。主汽阀是带有自动关闭器的开关两位快速关断阀门,布置于机组前方。机组事故时快速阻断主蒸汽,保障机组安全。调节阀采用提板式调节阀,布置于气缸前部蒸汽室内。用油动机带动,控制蒸汽流量,调节转速和负荷。由于饱和蒸汽中可能含有腐蚀性气体,要考虑气体成分,选择耐腐蚀的阀门材料,减轻腐蚀。

2.2 汽缸、隔板和转子 由于工作介质是饱和蒸汽,在级内膨胀做功后湿度大。蒸汽所携带的水分会对汽缸、隔板、叶片产生冲刷,会使转子产生应力腐蚀。本工程采用机内除湿再热的多级冲动式汽轮机,除去一些水分,减轻对部件的冲刷和应力腐蚀。虽然机组的压力温度很低,应力很小,但由于饱和蒸汽的腐蚀性,汽缸、隔板和转子材料要用合金钢,减轻腐蚀。叶片采用现代大型汽轮机高效率的叶片设计技术,选用先进的后加载叶型,设计叶片,提高机组效率,使之达到先进水平。由于饱和蒸汽蒸汽含有不凝结气体,在通流面积设计时,做了充分考虑,放大了通流面积;饱和蒸汽湿度大,末两级叶片要采取防水刷措施。

2.3 通流设计 采用现代全三维设计技术,精心组织流场,合理匹配动静叶片,采用光顺的流道设计,提高机组效率。

2.4 节流调节 采用节流调节,最大限度适应蒸发器的压力流量变化,提高产汽量,减少压力损失,提高装置效率。

除湿再热热力系统图如下:

1、饱和蒸汽汽轮机;2、汽轮机除湿再热装置;3、调节汽阀;4、主汽门;5、紧急旁通阀;6、凝汽器;7、疏水膨胀箱;8、补汽门;9、浮球式疏水阀;10、汽水分离器;11、补汽再热装置;12、汽水分离器

3 经济效益分析

工程静态投资:10783.43万元。

其中建筑工程费:1035.77万元,占静态总投资 9.61%;

设备购置费:6147.00万元,占静态总投资 57.0%;

安装工程费:1432.72万元,占静态总投资 13.29%;

其他费用:2167.95万元,占静态总投资 20.10%;

内部收益率:19.98%投资回收期:6.19年

4 结语

利用饱和蒸汽发电改善了东岭锌品厂蒸汽热力系统配置不合理、浪费严重的状况,提高了热能利用效率,实现节能节电,为企业创造较好的经济效益和环境效益。该方案不仅先进可靠,而且见效非常快,投资回收期短,对冶炼行业余热蒸汽还未有效利用的企业有所借鉴。