浅析螺杆发电机在邯钢自备电厂的应用

霍天军

(邯郸钢铁股份有限公司西区能源中心,河北邯郸 056003)

浅析螺杆发电机在邯钢自备电厂的应用

霍天军

(邯郸钢铁股份有限公司西区能源中心,河北邯郸 056003)

在能源日益紧张的今天,节能降耗是现代企业的重要任务之一,也是衡量企业现代化程度的一个重要标准。邯郸钢铁集团邯宝热电厂使用螺杆机发电通过利用回收的锅炉汽包连续排污水进行发电,为小型节能减排项目,很好的降低了发电成本。本文从实际出发,详细介绍了螺杆发电系统安装、调试等方面存在问题和解决问题的思路、方法,以期供其它类似系统提供帮助。

螺杆发电 自备电厂 节能降耗

1 综合介绍

邯宝公司能源中心自备电厂的装机容量为3×60MW，汽轮机型号CC50/N60-8.83/2.17/0.98。三台纯燃煤气的高温高压自然循环锅炉，半露天布置，型号NG-260/9.8-Q。3台锅炉汽包连排水一起排到除氧层连排扩容器(设计压力，温度)，连排扩容器疏水排至疏水箱，其蒸汽送入除氧热平衡管。

自备电厂自2008年10月利用锅炉蒸汽发电以来，其三台260T锅炉每小时产生的50吨近300度的锅炉汽包连续排污水直接排放至疏水箱，造成二次能源的浪费。螺杆膨胀发电机组，是回收自备电厂锅炉汽包连续排出的连排水作动力进行发电，总装机容量为700kw，设计额定发电量为620kwh，进汽设计流量为36T/h。是能同时适用于热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相及热水的热动力机组。螺杆发电机自2011年8月15日开工建设，9月13日并网，建设工期不到一个月。至2012年2月29日，螺杆发电机已发电99.5万KWh。

自2011年9月13日投运至2012年3月9日，螺杆膨胀动力机组运行平稳，只因润滑油位低停机一次(因水进入油位计，造成误报而联锁停机)。另因锅炉负荷低及锅炉连排管裂分别停机一次。以上可以证明，螺杆膨胀动力机组的技术还是比较成熟的（如图1）。

图1 邯钢邯宝能源中心热电厂螺杆发电系统原理图

另外，螺杆膨胀动力机运行安全平稳，不飞车。运行操作简单，无人值守，可以长期不大修，运行维护费用很低。

2 螺杆膨胀动力机组概况

螺杆机发电主要工艺流程为：从三台锅炉汽包出来的连续排污水经过压力调节阀控制在0.6MPa(表压)，再通过流量调节阀控制进入螺杆机，流体进入螺杆齿槽推动螺杆转动，流体降压膨胀做功而实现能量转换，从而螺杆机带动发电机发电并网。锅炉汽包连排水通过螺杆机发电后的排气温度约为108度，排气压力为0.04Mpa(表压)。

螺杆膨胀动力机发电机组主要由螺杆膨胀动力机本体、发电机及电气控制系统、冷却系统、润滑及液压系统、调速及控制系统组成。螺杆膨胀动力机为双螺杆式动力机，其基本构造由一对螺杆转子和机壳组成，选用的螺杆膨胀动力机的主要参数为：(a)机型：SPEG500-700-2400-1.65-S，(b)额定功率：700KW，(c)额定转速：2700r/min，(d)样式：现场自动控制，(e)内效率：85%。

机组进排汽参数如下：

进汽压力：P1=0.70MPa(绝压) 进汽温度：t1=165℃

排汽压力：P2=0.14MPa(绝压) 排汽温度：t2=108℃

蒸汽流量：G=36t/h

输出功率：620KW

3 机组安装中的问题及解决方法

3.1 螺杆机组控制系统程序的优化

螺杆机设计进汽管道管道安全阀起跳压力1.0MPa，按原来规程设计，螺杆汽机时先开启总截止门后，再缓慢开启调压阀和调节阀，并且在并网后，调压阀调节压力，调节阀控制负荷。这样有两个缺点（：1）在启停机时，由于进汽压力很高(达到9.0MPa)，远远超出管道设计压力，极容易发生生产和安全事故（;2）调压阀和调节阀同时对进汽进行控制，造成进汽压力很大的波动，同时容易造成控制系统失灵，使机组无法运行。经过严密思考和论证，决定把控制系统程序进行优化：1）在启动时，程序改为先开启调节阀到一定开度(35%)，再缓慢开启减压阀(单调压阀控制)，这样能确保减压阀后进汽压力在1.0Mpa以下。2）运行时，调压阀开启到一定开度，螺杆机负荷只由调节阀控制(单调节阀控制)。这样设计以后就避免了以上问题发生。

3.2 螺杆机组排汽系统节能利用的进一步优化

按设计，螺杆机组排汽(0.02MPa，106℃)进入疏水箱，疏水排地沟。而现场情况说明，螺杆机大量排汽进疏水箱会使疏水箱大量冒蒸汽，从而影响锅炉安全，并且如果疏水排地沟则会对环境和电器安全早造成威胁。于此，对螺杆机组排气系统做了优化设计（：1)将螺杆排汽排入循环水池，这样既重新利用了排汽，又解决了循环水池水质硬度超标问题;(2)从螺杆机排气引一支管排入疏水箱，并经疏水箱送入脱盐水池。螺杆排气在106℃，对脱盐水站水池进行加热，减少冬季脱盐水池蒸汽用量3-4吨，达到节能减排的目的;(3)根据螺杆机的原理，针对螺杆机排汽疏水阀关后是否影响机组安全问题进行了严密论证。经论证，证明在螺杆机带负荷350kw以上运行时，关排汽疏水阀对机组安全无影响。解决了螺杆机排汽疏水带来的环境和电器安全难题。

4 效益

开发前：热电厂3台260T锅炉每小时产生20T近300度的汽包连续排污水则直接排放，不仅造成资源的浪费，使邯钢余热余能不能全面利用，而且对环境造成一定影响，违背了公司对于能源节能减排及循环经济。

开发后：

2011年(0.4元/度)：

10月螺杆机发电量为461280度，月创效461280度*0.4元/度=18.4512万元

11月螺杆机发电量为432000度，月创效432000度*0.4元/度=17.28万元

12月螺杆机发电量为431520度，月创效431520度*0.4元/度=17.2608万元

2012年(0.4元/度)：

1月螺杆机发电量为409200度，月创效409200度*0.4元/度=16.3680万元

2月螺杆机发电量为396720度，月创效396720度*0.4元/度=15.8688万元

由于冬季各个用户使用蒸汽量剧增，造成蒸汽短缺，所以锅炉汽包连续排污水的排放量也随之减少。因此，螺杆机发电在冬季是发电弱环节。

年发电效益如下：

发电工艺设备总投资200万元，除去一年中20天的设备检修和故障停机时间，发电系统年运行时间为8280h.其年发电效益为：

实际平均发电功率：580kw

年发电量=580kw*8280h=480.3650万kwh

年发电经济效益=480.3650万kwh*0.4元/kwh=192.1424元

经核算，项目投产后预计一年多时间即可回收投资。

社会效益：减少了邯钢余热余能的排放，使排放的高温水变成电能，减小了连排水的排放温度，净化了环境，并提高了自发电率。

5 结语

螺杆膨胀发电机组，是回收自备电厂锅炉汽包连续排出的连排水作动力进行发电是能同时适用于热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相及热水的热动力机组。本文从实际出发，详细介绍了螺杆发电系统在安装、调试等方面存在的问题和解决问题的思路、方法。通过螺杆机组控制系统程序的优化，螺杆机组排汽系统节能利用的进一步优化等，优化了系统，使系统更好的和自备电厂系统相协调。提高系统的节能减排能力，节约了邯钢自备电厂的发电成本。

[1]螺杆动力机调试工作流程.

[2]杨世铭,陶文栓,传热学.第四版.高等教育出版社,2006.

[3]中国动力工程学会.火力发电设备技术手册(自动控制)第三卷.机械工业出版社,2000.