飽和蒸汽發(fā)電在東嶺鋅品廠的應(yīng)用

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(dá)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(jī)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(xiàng)十分必要的技術(shù)改進(jìn)措施,它可以顯著提高能源利用率,進(jìn)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(jī)使飽和蒸汽膨脹做功,帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。所發(fā)電力可以供給工藝流程輔機(jī)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(jī)組設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

1.1 汽輪機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

型號:RBN13-2.6/0.35/0.35(補(bǔ)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(jī)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(jī)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(jī)多采用過熱蒸汽形式,此時汽輪機(jī)對進(jìn)汽蒸汽的過熱度有嚴(yán)格要求,過熱度不夠會導(dǎo)致蒸汽濕度增加,影響汽輪機(jī)效率甚至縮短葉片的使用壽命,嚴(yán)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(jī)本體做優(yōu)化改進(jìn),最終達(dá)到了安全而經(jīng)濟(jì)的發(fā)電目的。

本工程采用擁有專利技術(shù)的機(jī)內(nèi)除濕再熱的多級沖動式汽輪機(jī),是一種先進(jìn)的飽和蒸汽發(fā)電設(shè)備,在汽輪機(jī)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(jī)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(jī)中膨脹到一定程度的濕飽和蒸汽,降低其濕度,以保護(hù)汽輪機(jī)不受水蝕損害。汽輪機(jī)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(jì)的發(fā)電,汽輪機(jī)本體還需做一些不同于常規(guī)汽輪機(jī)的改進(jìn)措施,下面著重說明飽和蒸汽汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點(diǎn)。

2.1 進(jìn)汽控制閥門 進(jìn)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(jī)組前方。機(jī)組事故時快速阻斷主蒸汽,保障機(jī)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(jī)帶動,控制蒸汽流量,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和負(fù)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(jī)內(nèi)除濕再熱的多級沖動式汽輪機(jī),除去一些水分,減輕對部件的沖刷和應(yīng)力腐蝕。雖然機(jī)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(jī)高效率的葉片設(shè)計(jì)技術(shù),選用先進(jìn)的后加載葉型,設(shè)計(jì)葉片,提高機(jī)組效率,使之達(dá)到先進(jìn)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(jì)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(jì) 采用現(xiàn)代全三維設(shè)計(jì)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(jì),提高機(jī)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(jī);2、汽輪機(jī)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(bǔ)汽門;9、浮球式疏水閥;10、汽水分離器;11、補(bǔ)汽再熱裝置;12、汽水分離器

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

工程靜態(tài)投資:10783.43萬元。

其中建筑工程費(fèi):1035.77萬元,占靜態(tài)總投資 9.61%;

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

安裝工程費(fèi):1432.72萬元,占靜態(tài)總投資 13.29%;

其他費(fèi)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(fèi)嚴(yán)重的狀況,提高了熱能利用效率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)電,為企業(yè)創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。該方案不僅先進(jìn)可靠,而且見效非?？?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。