淺析螺桿發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能源中心,河北邯鄲 056003)

淺析螺桿發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能源中心,河北邯鄲 056003)

在能源日益緊張的今天,節能降耗是現代企業的重要任務之一,也是衡量企業現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電通過利用回收的鍋爐汽包連續排污水進行發電,為小型節能減排項目,很好的降低了發電成本。本文從實際出發,詳細介紹了螺桿發電系統安裝、調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提供幫助。

螺桿發電 自備電廠 節能降耗

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。三臺純燃煤氣的高溫高壓自然循環鍋爐，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月利用鍋爐蒸汽發電以來，其三臺260T鍋爐每小時產生的50噸近300度的鍋爐汽包連續排污水直接排放至疏水箱，造成二次能源的浪費。螺桿膨脹發電機組，是回收自備電廠鍋爐汽包連續排出的連排水作動力進行發電，總裝機容量為700kw，設計額定發電量為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。螺桿發電機自2011年8月15日開工建設，9月13日并網，建設工期不到一個月。至2012年2月29日，螺桿發電機已發電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，只因潤滑油位低停機一次(因水進入油位計，造成誤報而聯鎖停機)。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電系統原理圖

另外，螺桿膨脹動力機運行安全平穩，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

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

螺桿膨脹動力機發電機組主要由螺桿膨脹動力機本體、發電機及電氣控制系統、冷卻系統、潤滑及液壓系統、調速及控制系統組成。螺桿膨脹動力機為雙螺桿式動力機，其基本構造由一對螺桿轉子和機殼組成，選用的螺桿膨脹動力機的主要參數為：(a)機型：SPEG500-700-2400-1.65-S，(b)額定功率：700KW，(c)額定轉速：2700r/min，(d)樣式：現場自動控制，(e)內效率：85%。

機組進排汽參數如下：

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 螺桿機組控制系統程序的優化

螺桿機設計進汽管道管道安全閥起跳壓力1.0MPa，按原來規程設計，螺桿汽機時先開啟總截止門后，再緩慢開啟調壓閥和調節閥，并且在并網后，調壓閥調節壓力，調節閥控制負荷。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，極容易發生生產和安全事故（;2）調壓閥和調節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失靈，使機組無法運行。經過嚴密思考和論證，決定把控制系統程序進行優化：1）在啟動時，程序改為先開啟調節閥到一定開度(35%)，再緩慢開啟減壓閥(單調壓閥控制)，這樣能確保減壓閥后進汽壓力在1.0Mpa以下。2）運行時，調壓閥開啟到一定開度，螺桿機負荷只由調節閥控制(單調節閥控制)。這樣設計以后就避免了以上問題發生。

3.2 螺桿機組排汽系統節能利用的進一步優化

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境和電器安全早造成威脅。于此，對螺桿機組排氣系統做了優化設計（：1)將螺桿排汽排入循環水池，這樣既重新利用了排汽，又解決了循環水池水質硬度超標問題;(2)從螺桿機排氣引一支管排入疏水箱，并經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，達到節能減排的目的;(3)根據螺桿機的原理，針對螺桿機排汽疏水閥關后是否影響機組安全問題進行了嚴密論證。經論證，證明在螺桿機帶負荷350kw以上運行時，關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境和電器安全難題。

4 效益

開發前：熱電廠3臺260T鍋爐每小時產生20T近300度的汽包連續排污水則直接排放，不僅造成資源的浪費，使邯鋼余熱余能不能全面利用，而且對環境造成一定影響，違背了公司對于能源節能減排及循環經濟。

開發后：

2011年(0.4元/度)：

10月螺桿機發電量為461280度，月創效461280度*0.4元/度=18.4512萬元

11月螺桿機發電量為432000度，月創效432000度*0.4元/度=17.28萬元

12月螺桿機發電量為431520度，月創效431520度*0.4元/度=17.2608萬元

2012年(0.4元/度)：

1月螺桿機發電量為409200度，月創效409200度*0.4元/度=16.3680萬元

2月螺桿機發電量為396720度，月創效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，所以鍋爐汽包連續排污水的排放量也隨之減少。因此，螺桿機發電在冬季是發電弱環節。

年發電效益如下：

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

實際平均發電功率：580kw

年發電量=580kw*8280h=480.3650萬kwh

年發電經濟效益=480.3650萬kwh*0.4元/kwh=192.1424元

經核算，項目投產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，凈化了環境，并提高了自發電率。

5 結語

螺桿膨脹發電機組，是回收自備電廠鍋爐汽包連續排出的連排水作動力進行發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，詳細介紹了螺桿發電系統在安裝、調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程序的優化，螺桿機組排汽系統節能利用的進一步優化等，優化了系統，使系統更好的和自備電廠系統相協調。提高系統的節能減排能力，節約了邯鋼自備電廠的發電成本。

[1]螺桿動力機調試工作流程.

[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.火力發電設備技術手冊(自動控制)第三卷.機械工業出版社,2000.