李林华,赵培伟,保德顺,李祥彪

（楚雄滇中有色金属有限责任公司，云南楚雄675000）

某公司现有年发电量3千万kw/h余热发电系统一套(汽轮机额定功率4.15MW，最大功率5.3MW，发电机额定功率6MW，)，其工艺流程是艾萨余热锅炉产生的饱和蒸汽进入汽轮机带动发电机运行从而发电。应公司生产工艺和余热回收利用技术项目的要求，现对余热锅炉产生的蒸汽品质进行测试研究，以求达到余热蒸汽充分利用的目的。本文结合实际对蒸汽品质如何影响发电量进行分析，并通过实际测试实验找出合理的生产控制指标。

虽然大部分文献[1～4]都谈到并对影响发电量的因素进行分析、研究和控制，但其都只停留在理论层面，并没有结合具体的实例进行研究和控制。本文结合上述理论并结合实际对汽轮机进气量进行测试研究，以求寻找出最优进气流量，以此提高资源利用效率。

1 蒸汽品质的调查分析

1.1 蒸汽品质的调查

随着锅炉参数和容量的不断提高，对汽包锅炉而言，蒸汽品质要求也越来越高，特别是在高压下汽水腐蚀的问题也日益突出，蒸汽品质的恶化对机组安全，经济运行都会带来不利影响。通过对本次实验的蒸汽理化指标的检测，发现该蒸汽的化学成分稳定，故不作实验对象。本文从蒸汽温度、流量、压力等方面进行实验，打开余热锅炉各蒸汽消耗位置后，统计蒸汽流量，以此确定蒸汽品质对汽轮机发电量的影响。

1.2 蒸汽品质对发电量的影响

除蒸汽计量之外，根据现代热力学相关研究显示，蒸汽质量对余热发电汽耗具有重要的影响。一般而言，蒸汽质量的高低直接影响了相同生产能量所需蒸汽量，决定了发电汽耗的大小。高质量的蒸汽更加利于发电效率。其次，蒸汽质量还包括蒸汽杂质的多少，而据现代研究显示，杂质含量越低的蒸汽越有利于发电。一旦蒸汽中含有钙镁成分的杂质，则会在设备内部累计形成水垢，从而导致通汽流道变小汽流不畅，严重时造成叶轮平衡失效振动增大，甚至可能造成设备损坏，继而影响余热发电汽耗的增加。

1.2.1 蒸汽计量对发电量的影响

蒸汽计量是对热电厂发电汽耗产生影响的因素之一，精密的蒸汽计量才可有效判别余热发电汽耗的增加与否。由于在生产过程中会牵扯到蒸汽的进出量，而通过对蒸汽进行精密的测量可对发电汽耗进行判断，一般来讲锅炉产气量与汽轮机进气量的数值相差不大，而且不可能在短时间内出现突然增大或减小，如锅炉、汽轮机流量数值发生的剧烈变化，首先需要判别蒸汽计量设备是否出现误差，如排除该项选择则可判定发电汽耗出现不正常的损耗。

1.2.2 蒸汽压力对发电量的影响

蒸汽压力的波动客观上对余热发电汽耗的增加影响较大，由于艾萨料量的变化及入炉物料的改变，余热锅炉产生的蒸汽流量、温度发生改变，需要不断调整发电机负荷来满足汽轮机进汽压力、流量、控制要求，我公司发电机负荷调节为人工调节，在调整过程中由于个人操作习惯及DCS系统的延时导致进气量与发电负荷不协调造成发电汽耗的增加。

1.2.3 蒸汽温度对发电量的影响

蒸汽的温度是对余热发电汽耗产生重要影响的因素之一。蒸汽温度过低、内热值低、含水分较大，增加疏水阀开度造成蒸汽浪费，情况严重可能导致转子水冲击。蒸汽温度过高，汽轮机的叶片、尾片都会由于温度的影响而发生变形。届时，由于汽轮机的叶片、尾片发生曲折，无法如预先设计得到有效使用，这对于能源是一种极大的浪费。其次，由于汽轮机的叶片及尾片发生变形，必定会导致汽轮机使用寿命的缩短，大大降低其经济价值。

1.2.4 汽轮机真空度对发电量的影响

汽轮机真空度对余热发电汽耗具有一定的影响。由于蒸汽在汽轮机内膨胀做功，做完功后的蒸汽通过排气口进入凝结器凝结成水，而汽轮机效率好坏取决于做功蒸汽的焓降，蒸汽焓降差值取决于排汽压力、温度及凝结器真空，因此，一旦汽轮机真空度受到影响，无法维持合理的状态则会直接导致汽轮机的发电效率降低和发电汽耗的增加。因此，通过有效的手段控制汽轮机真空度维持在合理范围内至关重要。

2 蒸汽品质与发电量的关系

汽轮机是带动发电机发电的，发电机发出的电只跟汽轮机的功率有关，而汽轮机的功率=质量流量×轮周功×相对内效率，所以发电机的发电量跟质量流量有关。

式中:

Pd——汽轮机平均发电能力（KW）

Dg——汽轮机进气量（Kg/h）

Δhg——汽轮机有效焓降(KJ/Kg)

ηr——汽轮机内效率

ηd——发电机效率

η’——汽轮机机械、散热、自用动力损失效率

3 蒸汽品质与发电量的测试

3.1 测试方法

在保证余热锅炉提供的蒸汽温度在290～315℃之间，蒸汽压力（汽水分离器）在2.95～3.1 MPa，蒸汽流量（电站流量计）≥20t/h的前提下，由电站主控人员通过调节蒸汽放空阀开度将进入汽轮机蒸汽量（电站蒸汽流量计读取）下调至20t/h，稳定运行0.5h，再将流量下调至19t/h、18t/h、17t/h、16t/h、15t/h、14t/h，每个间段稳定运行0.5h，共计210min，每10min记录相关参数。在实验过程中应保证蒸汽温度和冷却水温度一定，消除影响因素，确保实验数据的准确性。

3.2 测试内容

为方便测试，将实验分成7组进行，通过控制汽轮机进气量，测试30min，最后得出的实验数据见表1。

表1 实验数据记录表

3.3 测试结果

通过对数据的分析总结如下：

1）蒸汽流量在20t/h时真空最低，凝结水回收率最好92.83%，发电机负荷最大3120kW，发电量最多，汽发电量为154.76kW·h/t；

2）蒸汽流量在17t/h时凝结水回收率90.1%，真空-71.99 kPa，发电量最高156 kW·h/t；

3）蒸汽流量在16t/h、15t/h时，负荷、汽发电量135 kW·h/t，凝结水回收率90.1%；

4）蒸汽流量在14t/h时，汽发电量138.7 kW·h/t，凝结水回收率最低84.5%，真空-73.16 kPa。

4 结论

综上所述，汽轮发电机蒸汽流量在17t/h及以上时的发电量及凝结水回收率为理想蒸汽流量，16t/h及以下时真空较高，但吨汽发电量较低，发电效率低，汽蒸汽流量在14t/h时汽轮发电机组可以正常运转。