淺析低溫余熱發(fā)電工程單壓和雙壓系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用

摘要：低溫余熱發(fā)電技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)于節(jié)能減排以及我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有非常重要的意義，文章首先介紹單壓與雙壓低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，隨后綜合探討兩種的使用條件和各自的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：低溫余熱發(fā)電；單壓系統(tǒng)；雙壓系統(tǒng)

隨著全世界能源消耗數(shù)量的上升，能源短缺現(xiàn)象對(duì)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展起到嚴(yán)重的阻礙作用，發(fā)展出更為高級(jí)的能量系統(tǒng)，提高能源的使用效率成為當(dāng)前的熱點(diǎn)問題。在我國的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域存在嚴(yán)重的能源浪費(fèi)現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計(jì)，有至少一半以上的熱量通過各種形式直接被排放到大氣環(huán)境中，在造成浪費(fèi)的同時(shí)產(chǎn)生污染。因此，低溫余熱發(fā)電技術(shù)具有非常廣闊的前景，其應(yīng)用對(duì)于我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施起到推波助瀾的作用。

1、低溫余熱發(fā)電技術(shù)概述

余熱指的是在能源燃燒過程中散發(fā)出來的熱量在完成必要的生產(chǎn)工序之后所殘留的熱量，余熱發(fā)電技術(shù)將這些剩余的熱量轉(zhuǎn)化成為電能，具有很強(qiáng)的節(jié)能環(huán)保作用。在大多數(shù)的制造行業(yè)中存在非常多的低品位余熱，綜合利用這些能量將產(chǎn)生巨大額經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。由于余熱發(fā)電并不是常規(guī)的火力發(fā)電廠，基于制造企業(yè)的工藝與設(shè)備條件，余熱發(fā)電具有以下特點(diǎn)：以熱定電，隨著生產(chǎn)工藝以及設(shè)備的不同產(chǎn)生的余熱量也不一樣，所以需要基于余熱量決定發(fā)電的量；熱源中的含塵量非常高，容易造成粘結(jié)合堵塞，需要除塵處理；熱源具有腐蝕性可能造成設(shè)備損壞；安裝場地受到限制，需要進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。

2、低溫余熱發(fā)電工程單壓與雙壓系統(tǒng)的比較

2.1基本性能比較

單壓系統(tǒng)是使用單壓純冷凝鍋爐實(shí)現(xiàn)發(fā)電的系統(tǒng)，其組成相對(duì)簡單，通常單壓系統(tǒng)的余熱鍋爐排煙溫度在170℃；雙壓系統(tǒng)則是采用的則是雙壓余熱鍋爐以及單級(jí)補(bǔ)汽汽輪機(jī)，基于能量的梯級(jí)利用原理實(shí)現(xiàn)發(fā)電。

2.2計(jì)算模型比較

單壓系統(tǒng)中，換熱器模型的模擬為：產(chǎn)生余熱煙氣、經(jīng)過鍋爐過熱器、蒸發(fā)器、經(jīng)過省煤器；汽水系統(tǒng)的流程為凝結(jié)水泵、經(jīng)過省煤器、然后是銅鼓蒸發(fā)器、過熱器、最后達(dá)到汽輪機(jī)的入口。

雙壓系統(tǒng)中，換熱器模型為：產(chǎn)生的余熱煙氣、依次經(jīng)過中壓過熱器、低壓過熱器。最后通過中壓省煤器和凝結(jié)水加熱器；汽水系統(tǒng)的流程為：通過凝結(jié)水泵、然后是低壓凝結(jié)水加熱器，水會(huì)分成兩路，其中低壓段通過低壓蒸發(fā)器然后低壓過熱器，最終到達(dá)汽輪機(jī)的補(bǔ)汽入口，其中中壓段會(huì)通過中壓給水泵、中壓省煤器、中壓蒸發(fā)器以及中壓過熱器，最終達(dá)到汽輪機(jī)的補(bǔ)汽入口。

3、低溫余熱發(fā)電工程單壓與雙壓系統(tǒng)的選擇應(yīng)用

當(dāng)前，我國制造行業(yè)中對(duì)單壓系統(tǒng)的使用較為廣泛，其技術(shù)也相對(duì)成熟，因此選擇單壓系統(tǒng)汽輪機(jī)的技術(shù)工藝較為可靠，需要承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)更小，更多的工程項(xiàng)目以單壓系統(tǒng)作為發(fā)電機(jī)組選擇的關(guān)鍵；而雙壓汽輪機(jī)的應(yīng)用相對(duì)較少，其中補(bǔ)汽的投入是實(shí)現(xiàn)雙壓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)，解決補(bǔ)汽投入的問題才能夠確保其穩(wěn)定性。如在我國南方某汽輪機(jī)廠，設(shè)計(jì)氣缸的過程中將補(bǔ)汽進(jìn)入的汽室的空間進(jìn)行擴(kuò)充，補(bǔ)汽進(jìn)入到氣缸之后能夠立即向周邊擴(kuò)散，以減輕補(bǔ)汽對(duì)主流蒸汽產(chǎn)生的沖擊，讓氣流的流動(dòng)趨于均勻；此外，補(bǔ)汽的蒸汽多處于飽和狀態(tài)，具有很大的相對(duì)濕度，為了防止汽機(jī)中出現(xiàn)過多的水滴，設(shè)計(jì)中還增加了防水滴濾網(wǎng)，以減少對(duì)主流蒸汽的影響；在補(bǔ)汽投入的過程中補(bǔ)汽口與補(bǔ)汽之間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)溫度差，造成補(bǔ)汽進(jìn)入之后產(chǎn)生不均勻膨脹現(xiàn)象，影響到機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至出現(xiàn)安全隱患。因此，某汽輪機(jī)廠為了避免補(bǔ)汽過程中氣缸的壁溫過低，增加導(dǎo)汽管，隔絕補(bǔ)汽與汽缸壁的直接接觸，確保不會(huì)因?yàn)闇夭顚?dǎo)致機(jī)組運(yùn)行異常。這樣的方式能夠保證補(bǔ)汽的投入狀態(tài)良好，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

在青島的某汽輪機(jī)廠中，補(bǔ)汽控制的方式設(shè)置有兩種，分別是以簡單手動(dòng)方式進(jìn)行控制的補(bǔ)汽方式和有控制的補(bǔ)汽方式，通過數(shù)字化技術(shù)基于機(jī)組的負(fù)荷變動(dòng)，使用電調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，能夠調(diào)節(jié)補(bǔ)汽門的開閉狀態(tài)，保證補(bǔ)汽的壓力在正常范圍內(nèi)，在汽輪機(jī)滑壓狀態(tài)下非常適用。余熱發(fā)電系統(tǒng)的原則是在不影響主要生產(chǎn)活動(dòng)的前提下開展，如在鋼鐵燒結(jié)的余熱系統(tǒng)中，發(fā)電系統(tǒng)不能夠影響其燒結(jié)生產(chǎn)的主要功能。在設(shè)計(jì)過程中往往對(duì)這一方面的考慮不全面，造成補(bǔ)汽系統(tǒng)難以正常運(yùn)行，建議6MW以下的機(jī)組采用單壓系統(tǒng)余熱發(fā)電技術(shù)更好。

結(jié)束語

綜上所述，低溫余熱發(fā)電工程是當(dāng)前非常重要的降低能耗的技術(shù)手段，對(duì)于我國的節(jié)能減排發(fā)展非常重要。本文探析低溫余熱發(fā)電工程中單壓與雙壓系統(tǒng)的特點(diǎn)與各自的優(yōu)勢(shì)，然后論述其選擇應(yīng)用，只有基于工程的實(shí)際情況使用不同的余熱發(fā)電方案才能夠?qū)崿F(xiàn)更大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 成嶺，薛瑩瑩，苗常海等.純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)最優(yōu)蒸發(fā)壓力計(jì)算方法[J].電力科學(xué)與工程，2013，（10）：49-53.

[2] 湯元強(qiáng)，余岳峰.低溫余熱雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2012，32（6）：487-493.