放散蒸汽發電技術在殼牌氣化裝置中的應用

摘 要：通過殼牌氣化裝置配套熱電裝置采用放散蒸汽發電技術的應用，探討低壓發電技術在大型煤化工裝置中的有效利用方式和所能達到的有效經濟效益。

關鍵詞：煤化工裝置；放散蒸汽發電技術；螺桿膨脹機；應用

1 概述

理及特點

3.1 螺桿膨脹動力機工作原理

低壓蒸汽先進入機內螺桿齒槽A，推動轉子旋轉，隨著螺桿轉子的轉動，容積不斷增大，齒槽從A到B、C、D逐漸加長，容積增加蒸汽降壓降溫膨脹（或閃蒸）做功，最后排出氣體，從齒槽E排出，從主軸陽螺桿轉子輸出功率，驅動發電機，實現能量轉換。

雙螺桿膨脹動力機由一對螺桿轉子、缸體、軸承、同步齒輪、密封組件以及連軸節等組成，氣缸呈兩圓相交的“∞”字形，兩根按一定傳動比反向旋轉相互嚙合螺旋形陰、陽轉子平行置于氣缸中。螺桿膨脹機運轉過程從吸氣過程開始，氣體在封閉的齒間容積中膨脹做功，最后移至排氣過程。陰、陽螺桿和氣缸之間形成呈“V”字形的齒間容積，其大小隨轉子轉動而變化。螺桿膨脹動力機工作過程是由吸氣過程、膨脹過程和排氣過程三個過程組成。

（1）吸氣過程：高壓氣體由吸氣孔口進入由陰、陽螺桿和氣缸之間形成的“V”字形齒間容積，推動陰、陽螺桿反向旋轉；而齒間容積不斷擴大，當后面一齒切斷進氣孔口時，吸氣過程結束。

（2）膨脹過程：在吸氣過程結束后，齒間容積充滿高壓氣體，在壓力差作用下形成一定轉矩，陰、陽螺桿轉子反向旋轉，于是齒間容積不斷擴大，氣體膨脹，螺桿轉子旋轉對外做功；當齒間容積達最大值時，膨脹過程結束。

（3）排氣過程：當膨脹過程結束時，齒間容積與排氣孔口接通，將膨脹后的氣體向排氣孔口推趕，氣體經排氣孔口排出，直到齒間容積達到最小值為止。

3.2 螺桿膨脹動力機技術特點

3.2.1 適用于各種工作介質。螺桿膨脹動力機是當今國內外唯一能同時適用于過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水兩相濕蒸汽及熱水的熱動力機，它還適用于低溫有機工質。

3.2.2 對工作介質品質要求不高。螺桿膨脹動力機適用于含鹽垢的流體，不怕結垢和污染介質，能除垢自潔；未能除去的剩余污垢可以起到減小間隙、減低泄漏損失作用，從而有利于提高機組效率。

3.2.3 適合于熱源參數大范圍波動。螺桿膨脹動力機在熱源壓力、溫度和流量大范圍波動情況下，內效率基本不變，能保持機組穩定、安全運行。

3.2.4 運行操作簡單。螺桿膨脹動力機運行時不暖機、不盤車，直接沖轉啟動，操作簡單，不會造成飛車等生產安全事故，并可以手動、自動和遠程監控。

3.2.5 維護檢修方便。螺桿膨脹動力機零部件少，維修容易，長期無需大修（十年以上），正常每年一次小修維護，檢修簡單方便，不需要專業維護技術人員。

3.2.6 結構簡單安裝容易。發電機組結構簡單、占地小、通用性強、可以整機快裝和移動，很適合工業余熱的特點和發電利用。

4 經濟效益測算

5 結束語

隨著《中華人民共和國節約能源法》的實施，在目前我國大力倡導節能減排、提倡環保的大環境下，各行各業對余熱余能的利用也越來越高。降低生產能耗、保護環境顯得尤為重要，而對于石化、鋼鐵行業這類耗能大戶企業，如何實現節能減排、改善工藝、高效回收利用低品質熱源、提高能源利用率及顯得更為關鍵。化工企業正常生產中，由于工藝需要，蒸汽通常存在梯級使用情況，而不同壓力段的蒸汽量需要量不一致，常常會有低壓段蒸汽富余。這些低壓蒸汽的品質一般較低，通常有蒸汽中含水、熱源較為分散、蒸汽壓力及流量不穩定等等的特征，目前該蒸汽除部分供企業內部生產或生活使用外，仍然有富余，不僅造成能源的浪費，同時還對周圍環境帶來一定的影響。由于各工藝過程回收的蒸汽不斷增加，利用余熱所回收的蒸汽不但能滿足正常情況下的使用，有時還會出現放散現象，不但造成了能源（包括熱能及水）的極大浪費，同時對環境也造成了一定的污染。因此，如何充分利用這部分蒸汽日漸成為當前各冶金企業需要解決的問題之一。

螺桿膨脹動力機因其設備可靠、維護方便，以及鮮明的技術特點，并具有同類型汽輪發電機不可比擬的優點，在石化、鋼鐵等耗能大戶行業余熱回收利用，尤其是低溫余熱發電中，發揮著越來越重要的作用。螺桿膨脹動力機在低溫地熱發電和低溫太陽能熱發電等可再生能源領域，也發揮著不可替代的作用。

我公司采用的放散蒸汽發電技術，不僅成功的利用了低壓富余蒸汽，降低了生產成本，做功后蒸汽冷凝回收可循環利用，而且在節約能耗，改善環境方面做出了表率，還為企業創造了良好的經濟效益和社會效益。

作者簡介：李俊強（1982，1-），男，甘肅天水人，畢業于湖北理工學院熱能與動力工程專業，現就職于河南煤業化工集團龍宇煤化工有限公司，從事熱電聯產工程的設備安裝、調試及運行管理工作。