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(jī)在邯鋼自備電廠的應(yīng)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(wù)之一,也是衡量企業(yè)現(xiàn)代化程度的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。邯鄲鋼鐵集團(tuán)邯寶熱電廠使用螺桿機(jī)發(fā)電通過(guò)利用回收的鍋爐汽包連續(xù)排污水進(jìn)行發(fā)電,為小型節(jié)能減排項(xiàng)目,很好的降低了發(fā)電成本。本文從實(shí)際出發(fā),詳細(xì)介紹了螺桿發(fā)電系統(tǒng)安裝、調(diào)試等方面存在問(wèn)題和解決問(wèn)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(jī)容量為3×60MW，汽輪機(jī)型號(hào)CC50/N60-8.83/2.17/0.98。三臺(tái)純?nèi)济簹獾母邷馗邏鹤匀谎h(huán)鍋爐，半露天布置，型號(hào)NG-260/9.8-Q。3臺(tái)鍋爐汽包連排水一起排到除氧層連排擴(kuò)容器(設(shè)計(jì)壓力，溫度)，連排擴(kuò)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(lái)，其三臺(tái)260T鍋爐每小時(shí)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(fèi)。螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組，是回收自備電廠鍋爐汽包連續(xù)排出的連排水作動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電，總裝機(jī)容量為700kw，設(shè)計(jì)額定發(fā)電量為620kwh，進(jìn)汽設(shè)計(jì)流量為36T/h。是能同時(shí)適用于熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水兩相及熱水的熱動(dòng)力機(jī)組。螺桿發(fā)電機(jī)自2011年8月15日開(kāi)工建設(shè)，9月13日并網(wǎng)，建設(shè)工期不到一個(gè)月。至2012年2月29日，螺桿發(fā)電機(jī)已發(fā)電99.5萬(wàn)KWh。

自2011年9月13日投運(yùn)至2012年3月9日，螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，只因潤(rùn)滑油位低停機(jī)一次(因水進(jìn)入油位計(jì)，造成誤報(bào)而聯(lián)鎖停機(jī))。另因鍋爐負(fù)荷低及鍋爐連排管裂分別停機(jī)一次。以上可以證明，螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)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(dòng)力機(jī)運(yùn)行安全平穩(wěn)，不飛車(chē)。運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，無(wú)人值守，可以長(zhǎng)期不大修，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用很低。

2 螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)組概況

螺桿機(jī)發(fā)電主要工藝流程為：從三臺(tái)鍋爐汽包出來(lái)的連續(xù)排污水經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥控制在0.6MPa(表壓)，再通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入螺桿機(jī)，流體進(jìn)入螺桿齒槽推動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，流體降壓膨脹做功而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，從而螺桿機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電并網(wǎng)。鍋爐汽包連排水通過(guò)螺桿機(jī)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(dòng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組主要由螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)本體、發(fā)電機(jī)及電氣控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑及液壓系統(tǒng)、調(diào)速及控制系統(tǒng)組成。螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)為雙螺桿式動(dòng)力機(jī)，其基本構(gòu)造由一對(duì)螺桿轉(zhuǎn)子和機(jī)殼組成，選用的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的主要參數(shù)為：(a)機(jī)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(chǎng)自動(dòng)控制，(e)內(nèi)效率：85%。

機(jī)組進(jìn)排汽參數(shù)如下：

進(jìn)汽壓力：P1=0.70MPa(絕壓) 進(jìn)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(jī)組安裝中的問(wèn)題及解決方法

3.1 螺桿機(jī)組控制系統(tǒng)程序的優(yōu)化

螺桿機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)汽管道管道安全閥起跳壓力1.0MPa，按原來(lái)規(guī)程設(shè)計(jì)，螺桿汽機(jī)時(shí)先開(kāi)啟總截止門(mén)后，再緩慢開(kāi)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(fù)荷。這樣有兩個(gè)缺點(diǎn)（：1）在啟停機(jī)時(shí)，由于進(jìn)汽壓力很高(達(dá)到9.0MPa)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出管道設(shè)計(jì)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(shí)對(duì)進(jìn)汽進(jìn)行控制，造成進(jìn)汽壓力很大的波動(dòng)，同時(shí)容易造成控制系統(tǒng)失靈，使機(jī)組無(wú)法運(yùn)行。經(jīng)過(guò)嚴(yán)密思考和論證，決定把控制系統(tǒng)程序進(jìn)行優(yōu)化：1）在啟動(dòng)時(shí)，程序改為先開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥到一定開(kāi)度(35%)，再緩慢開(kāi)啟減壓閥(單調(diào)壓閥控制)，這樣能確保減壓閥后進(jìn)汽壓力在1.0Mpa以下。2）運(yùn)行時(shí)，調(diào)壓閥開(kāi)啟到一定開(kāi)度，螺桿機(jī)負(fù)荷只由調(diào)節(jié)閥控制(單調(diào)節(jié)閥控制)。這樣設(shè)計(jì)以后就避免了以上問(wèn)題發(fā)生。

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

按設(shè)計(jì)，螺桿機(jī)組排汽(0.02MPa，106℃)進(jìn)入疏水箱，疏水排地溝。而現(xiàn)場(chǎng)情況說(shuō)明，螺桿機(jī)大量排汽進(jìn)疏水箱會(huì)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(huì)對(duì)環(huán)境和電器安全早造成威脅。于此，對(duì)螺桿機(jī)組排氣系統(tǒng)做了優(yōu)化設(shè)計(jì)（：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(biāo)問(wèn)題;(2)從螺桿機(jī)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(duì)脫鹽水站水池進(jìn)行加熱，減少冬季脫鹽水池蒸汽用量3-4噸，達(dá)到節(jié)能減排的目的;(3)根據(jù)螺桿機(jī)的原理，針對(duì)螺桿機(jī)排汽疏水閥關(guān)后是否影響機(jī)組安全問(wèn)題進(jìn)行了嚴(yán)密論證。經(jīng)論證，證明在螺桿機(jī)帶負(fù)荷350kw以上運(yùn)行時(shí)，關(guān)排汽疏水閥對(duì)機(jī)組安全無(wú)影響。解決了螺桿機(jī)排汽疏水帶來(lái)的環(huán)境和電器安全難題。

4 效益

開(kāi)發(fā)前：熱電廠3臺(tái)260T鍋爐每小時(shí)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(fèi)，使邯鋼余熱余能不能全面利用，而且對(duì)環(huán)境造成一定影響，違背了公司對(duì)于能源節(jié)能減排及循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

開(kāi)發(fā)后：

2011年(0.4元/度)：

10月螺桿機(jī)發(fā)電量為461280度，月創(chuàng)效461280度*0.4元/度=18.4512萬(wàn)元

11月螺桿機(jī)發(fā)電量為432000度，月創(chuàng)效432000度*0.4元/度=17.28萬(wàn)元

12月螺桿機(jī)發(fā)電量為431520度，月創(chuàng)效431520度*0.4元/度=17.2608萬(wàn)元

2012年(0.4元/度)：

1月螺桿機(jī)發(fā)電量為409200度，月創(chuàng)效409200度*0.4元/度=16.3680萬(wàn)元

2月螺桿機(jī)發(fā)電量為396720度，月創(chuàng)效396720度*0.4元/度=15.8688萬(wàn)元

由于冬季各個(gè)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(jī)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(shè)備總投資200萬(wàn)元，除去一年中20天的設(shè)備檢修和故障停機(jī)時(shí)間，發(fā)電系統(tǒng)年運(yùn)行時(shí)間為8280h.其年發(fā)電效益為：

實(shí)際平均發(fā)電功率：580kw

年發(fā)電量=580kw*8280h=480.3650萬(wàn)kwh

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

經(jīng)核算，項(xiàng)目投產(chǎn)后預(yù)計(jì)一年多時(shí)間即可回收投資。

社會(huì)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(yǔ)

螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組，是回收自備電廠鍋爐汽包連續(xù)排出的連排水作動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電是能同時(shí)適用于熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水兩相及熱水的熱動(dòng)力機(jī)組。本文從實(shí)際出發(fā)，詳細(xì)介紹了螺桿發(fā)電系統(tǒng)在安裝、調(diào)試等方面存在的問(wèn)題和解決問(wèn)題的思路、方法。通過(guò)螺桿機(jī)組控制系統(tǒng)程序的優(yōu)化，螺桿機(jī)組排汽系統(tǒng)節(jié)能利用的進(jìn)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(dòng)力機(jī)調(diào)試工作流程.

[2]楊世銘,陶文栓,傳熱學(xué).第四版.高等教育出版社,2006.

[3]中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì).火力發(fā)電設(shè)備技術(shù)手冊(cè)(自動(dòng)控制)第三卷.機(jī)械工業(yè)出版社,2000.