淺析螺桿發(fā)電機在邯鋼自備電廠的應用

霍天軍

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區(qū)能源中心,河北邯鄲 056003)

淺析螺桿發(fā)電機在邯鋼自備電廠的應用

霍天軍

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區(qū)能源中心,河北邯鄲 056003)

在能源日益緊張的今天,節(jié)能降耗是現(xiàn)代企業(yè)的重要任務之一,也是衡量企業(yè)現(xiàn)代化程度的一個重要標準。邯鄲鋼鐵集團邯寶熱電廠使用螺桿機發(fā)電通過利用回收的鍋爐汽包連續(xù)排污水進行發(fā)電,為小型節(jié)能減排項目,很好的降低了發(fā)電成本。本文從實際出發(fā),詳細介紹了螺桿發(fā)電系統(tǒng)安裝、調(diào)試等方面存在問題和解決問題的思路、方法,以期供其它類似系統(tǒng)提供幫助。

螺桿發(fā)電 自備電廠 節(jié)能降耗

1 綜合介紹

邯寶公司能源中心自備電廠的裝機容量為3×60MW，汽輪機型號CC50/N60-8.83/2.17/0.98。三臺純?nèi)济簹獾母邷馗邏鹤匀谎h(huán)鍋爐，半露天布置，型號NG-260/9.8-Q。3臺鍋爐汽包連排水一起排到除氧層連排擴容器(設計壓力，溫度)，連排擴容器疏水排至疏水箱，其蒸汽送入除氧熱平衡管。

自備電廠自2008年10月利用鍋爐蒸汽發(fā)電以來，其三臺260T鍋爐每小時產(chǎn)生的50噸近300度的鍋爐汽包連續(xù)排污水直接排放至疏水箱，造成二次能源的浪費。螺桿膨脹發(fā)電機組，是回收自備電廠鍋爐汽包連續(xù)排出的連排水作動力進行發(fā)電，總裝機容量為700kw，設計額定發(fā)電量為620kwh，進汽設計流量為36T/h。是能同時適用于熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水兩相及熱水的熱動力機組。螺桿發(fā)電機自2011年8月15日開工建設，9月13日并網(wǎng)，建設工期不到一個月。至2012年2月29日，螺桿發(fā)電機已發(fā)電99.5萬KWh。

自2011年9月13日投運至2012年3月9日，螺桿膨脹動力機組運行平穩(wěn)，只因潤滑油位低停機一次(因水進入油位計，造成誤報而聯(lián)鎖停機)。另因鍋爐負荷低及鍋爐連排管裂分別停機一次。以上可以證明，螺桿膨脹動力機組的技術(shù)還是比較成熟的（如圖1）。

圖1 邯鋼邯寶能源中心熱電廠螺桿發(fā)電系統(tǒng)原理圖

另外，螺桿膨脹動力機運行安全平穩(wěn)，不飛車。運行操作簡單，無人值守，可以長期不大修，運行維護費用很低。

2 螺桿膨脹動力機組概況

螺桿機發(fā)電主要工藝流程為：從三臺鍋爐汽包出來的連續(xù)排污水經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)閥控制在0.6MPa(表壓)，再通過流量調(diào)節(jié)閥控制進入螺桿機，流體進入螺桿齒槽推動螺桿轉(zhuǎn)動，流體降壓膨脹做功而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，從而螺桿機帶動發(fā)電機發(fā)電并網(wǎng)。鍋爐汽包連排水通過螺桿機發(fā)電后的排氣溫度約為108度，排氣壓力為0.04Mpa(表壓)。

螺桿膨脹動力機發(fā)電機組主要由螺桿膨脹動力機本體、發(fā)電機及電氣控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑及液壓系統(tǒng)、調(diào)速及控制系統(tǒng)組成。螺桿膨脹動力機為雙螺桿式動力機，其基本構(gòu)造由一對螺桿轉(zhuǎn)子和機殼組成，選用的螺桿膨脹動力機的主要參數(shù)為：(a)機型：SPEG500-700-2400-1.65-S，(b)額定功率：700KW，(c)額定轉(zhuǎn)速：2700r/min，(d)樣式：現(xiàn)場自動控制，(e)內(nèi)效率：85%。

機組進排汽參數(shù)如下：

進汽壓力：P1=0.70MPa(絕壓) 進汽溫度：t1=165℃

排汽壓力：P2=0.14MPa(絕壓) 排汽溫度：t2=108℃

蒸汽流量：G=36t/h

輸出功率：620KW

3 機組安裝中的問題及解決方法

3.1 螺桿機組控制系統(tǒng)程序的優(yōu)化

螺桿機設計進汽管道管道安全閥起跳壓力1.0MPa，按原來規(guī)程設計，螺桿汽機時先開啟總截止門后，再緩慢開啟調(diào)壓閥和調(diào)節(jié)閥，并且在并網(wǎng)后，調(diào)壓閥調(diào)節(jié)壓力，調(diào)節(jié)閥控制負荷。這樣有兩個缺點（：1）在啟停機時，由于進汽壓力很高(達到9.0MPa)，遠遠超出管道設計壓力，極容易發(fā)生生產(chǎn)和安全事故（;2）調(diào)壓閥和調(diào)節(jié)閥同時對進汽進行控制，造成進汽壓力很大的波動，同時容易造成控制系統(tǒng)失靈，使機組無法運行。經(jīng)過嚴密思考和論證，決定把控制系統(tǒng)程序進行優(yōu)化：1）在啟動時，程序改為先開啟調(diào)節(jié)閥到一定開度(35%)，再緩慢開啟減壓閥(單調(diào)壓閥控制)，這樣能確保減壓閥后進汽壓力在1.0Mpa以下。2）運行時，調(diào)壓閥開啟到一定開度，螺桿機負荷只由調(diào)節(jié)閥控制(單調(diào)節(jié)閥控制)。這樣設計以后就避免了以上問題發(fā)生。

3.2 螺桿機組排汽系統(tǒng)節(jié)能利用的進一步優(yōu)化

按設計，螺桿機組排汽(0.02MPa，106℃)進入疏水箱，疏水排地溝。而現(xiàn)場情況說明，螺桿機大量排汽進疏水箱會使疏水箱大量冒蒸汽，從而影響鍋爐安全，并且如果疏水排地溝則會對環(huán)境和電器安全早造成威脅。于此，對螺桿機組排氣系統(tǒng)做了優(yōu)化設計（：1)將螺桿排汽排入循環(huán)水池，這樣既重新利用了排汽，又解決了循環(huán)水池水質(zhì)硬度超標問題;(2)從螺桿機排氣引一支管排入疏水箱，并經(jīng)疏水箱送入脫鹽水池。螺桿排氣在106℃，對脫鹽水站水池進行加熱，減少冬季脫鹽水池蒸汽用量3-4噸，達到節(jié)能減排的目的;(3)根據(jù)螺桿機的原理，針對螺桿機排汽疏水閥關(guān)后是否影響機組安全問題進行了嚴密論證。經(jīng)論證，證明在螺桿機帶負荷350kw以上運行時，關(guān)排汽疏水閥對機組安全無影響。解決了螺桿機排汽疏水帶來的環(huán)境和電器安全難題。

4 效益

開發(fā)前：熱電廠3臺260T鍋爐每小時產(chǎn)生20T近300度的汽包連續(xù)排污水則直接排放，不僅造成資源的浪費，使邯鋼余熱余能不能全面利用，而且對環(huán)境造成一定影響，違背了公司對于能源節(jié)能減排及循環(huán)經(jīng)濟。

開發(fā)后：

2011年(0.4元/度)：

10月螺桿機發(fā)電量為461280度，月創(chuàng)效461280度*0.4元/度=18.4512萬元

11月螺桿機發(fā)電量為432000度，月創(chuàng)效432000度*0.4元/度=17.28萬元

12月螺桿機發(fā)電量為431520度，月創(chuàng)效431520度*0.4元/度=17.2608萬元

2012年(0.4元/度)：

1月螺桿機發(fā)電量為409200度，月創(chuàng)效409200度*0.4元/度=16.3680萬元

2月螺桿機發(fā)電量為396720度，月創(chuàng)效396720度*0.4元/度=15.8688萬元

由于冬季各個用戶使用蒸汽量劇增，造成蒸汽短缺，所以鍋爐汽包連續(xù)排污水的排放量也隨之減少。因此，螺桿機發(fā)電在冬季是發(fā)電弱環(huán)節(jié)。

年發(fā)電效益如下：

發(fā)電工藝設備總投資200萬元，除去一年中20天的設備檢修和故障停機時間，發(fā)電系統(tǒng)年運行時間為8280h.其年發(fā)電效益為：

實際平均發(fā)電功率：580kw

年發(fā)電量=580kw*8280h=480.3650萬kwh

年發(fā)電經(jīng)濟效益=480.3650萬kwh*0.4元/kwh=192.1424元

經(jīng)核算，項目投產(chǎn)后預計一年多時間即可回收投資。

社會效益：減少了邯鋼余熱余能的排放，使排放的高溫水變成電能，減小了連排水的排放溫度，凈化了環(huán)境，并提高了自發(fā)電率。

5 結(jié)語

螺桿膨脹發(fā)電機組，是回收自備電廠鍋爐汽包連續(xù)排出的連排水作動力進行發(fā)電是能同時適用于熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水兩相及熱水的熱動力機組。本文從實際出發(fā)，詳細介紹了螺桿發(fā)電系統(tǒng)在安裝、調(diào)試等方面存在的問題和解決問題的思路、方法。通過螺桿機組控制系統(tǒng)程序的優(yōu)化，螺桿機組排汽系統(tǒng)節(jié)能利用的進一步優(yōu)化等，優(yōu)化了系統(tǒng)，使系統(tǒng)更好的和自備電廠系統(tǒng)相協(xié)調(diào)。提高系統(tǒng)的節(jié)能減排能力，節(jié)約了邯鋼自備電廠的發(fā)電成本。

[1]螺桿動力機調(diào)試工作流程.

[2]楊世銘,陶文栓,傳熱學.第四版.高等教育出版社,2006.

[3]中國動力工程學會.火力發(fā)電設備技術(shù)手冊(自動控制)第三卷.機械工業(yè)出版社,2000.