汽轮机替代减温减压装置工艺的应用和节能分析

袁绍闯

摘 要：节能降耗是国家越来越重视的，也是落实我国可持续发展的一项战略。随着社会的发展，企业本身也日益重视这一块，原有厂内工艺优化的节能改造，不仅可更好地满足工艺要求，也能创造一定的经济效益，同时也对国家的节能降耗是一个重大贡献。本文主要根据一个工程案例，探讨汽轮机替代减温减压装置的工艺的合理性、经济型和节能性。

关键词：汽轮机；发电机；减温减压装置；节能；燃煤锅炉

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.022

1 前言

某企业由于工艺蒸汽的需要，购置了一台35t/h的中温中压燃煤锅炉，产生蒸汽压力为3.43Mpa（a），435℃的热源，后期工艺蒸汽要求0.78Mpa（a），常年使用减温减压进行生产。

因锅炉产生的蒸汽远远大于末端工艺所需要的压力和温度，故需减温减压使用或排空，会造成一定的能量损失。这些大量的余热若能得到合理的利用，在节约大量的能源，还可减少环境污染，企业的生产成本也将大大降低。

目前，在大型企业中，余热利用方式多样，技术也比较成熟，经济效益较好。但对于小型企业来说，其合理利用余热还不是很理想，这和企业对节能改造后工艺稳定性和改造后的显著经济收益不了解有很大关系，后期需要节能改造的实施单位后期进行技术推介。

2 减温减压器的应用

减温减压器供热节流损失能耗大，在热电联产企业中，将高参数蒸汽调节到热用户所需的低参数， 必须通过加水降温降压来实现，通过减温减压阀组来获得所需的蒸汽，是一种常用的装置，能源浪费也较为突出。

小型热电联产中，改用工业蒸汽驱动背压式汽轮机供热，可降低厂用电消耗，实现能量的梯级利用，减小能量转换中的各项损失。

背压式汽轮机能用变速方式调节给水量和压力，在机组变负荷时给水压力和流量不再依靠阀门调节，避免大量节流损失。

3 汽轮机改造方案的可行性

通过和业主的积极沟通，结合其他余热利用的成功案例，提出了一套可行的分析方案，并得到业主的认可并在后期得以实施。

本方案利用业主提供的富裕的中温中压蒸汽，采用目前国内较成熟的先进的背压式机组进行余热利用，该系统配套一台3MW背压式汽轮机及3MW有刷励磁发电机。

电站设计遵循“系统先进、设备高效、节约投资”的原则，认真研究项目建设条件，最大限度的利用原有设施，通过多方案对比，为业主推荐适宜的技术方案并提供技术依据，工程新建范围包括：汽轮机及发电机系统、冷油器及空冷器用冷却水系统、站用电系统和电站自动控制系统。

目前新上发电机组中，严格控制了中小型机组的审批规模，但汽轮机在热电联产的应用，依旧推广。特别是针对小型企业来说，对解决其蒸气利用过程的梯次用汽问题，十分必要。

同时，原有的减温减压装置作为备用得以保留，并联在蒸汽管线上。在运行过程，当汽轮发电机组处于检修或故障状态时，减温减压装置可以作为应急使用，按照改造前的工艺流程进行生产。这种工艺的布置方式，即避免了企业所担心系统的稳定性问题，也为企业创造了经济效益。

4 汽轮机热力系统

本方案利用蒸汽管網，将3.43Mpa-435℃-35t/h的中温中压蒸汽送至汽轮发电机房，作为背压式汽轮发电机组的主蒸汽做功，带动发电机发电，做功后产生0.78Mpa-280℃-35t/h的乏汽，通过管网送至厂区管网，供业主进一步利用。

4.1 汽轮机的设备特点

汽轮机的调节系统中设置了高性能的前压调节装置，用于控制进入汽轮机的进汽量，可达到稳定进汽压力的目的，因此，即使蒸汽管网送来的蒸汽压力不稳定，也不会影响汽轮机的安全运行。

调节系统采用美国WOODWARD505数字调速器+德国VIOTH电液转换器+引进西门子技术制造的液压执行器组成，引进西门子技术制造的液压执行器组成，调速控制标准达到NEMAD级精度。

供油系统采用集中供油装置，装有高精度过滤器（10～25u），冷油器、滤油器、采用双联结构，可达到在线切换。同时，因采用了组合设计，整个供油系统集中在一个底盘上，大大缩短了设计与安装时间，更方便用户使用与管理。

采用引进西门子技术制造的液压执行器可在运行状态下对进汽速关阀进行灵活性试验。在紧急停机情况下，汽轮机的速关阀与配汽阀，在0.5秒的时间内同时关闭，确保机组的安全运行。

4.2 汽轮机盘车装置

采用电动盘车装置，带手动功能，具有自动投入和自动脱开功能。

盘车装置能使汽轮发电机组转子从静止状态转动起来，并能在正常油压下以足够的转速建立起轴承油膜，盘车转速为13r/min。且轴承建立合适油压前，禁止启动盘车装置，在汽机起动前，先启动盘车装置，一旦汽机启动，并达到一定转速，盘车自动脱离啮合而不对汽轮机产生冲击，且不再自行投入。

4.3 热工仪表及自动化

为使自备电站处于最佳运行状态，节约能源，提高劳动生产率，本方案采用技术先进、性能可靠的集散型计算机控制系统（简称DCS系统）对各车间进行分散控制、集中管理，对于关键性的检测和控制元件选用进口设备或国内引进技术生产的优质产品。

设置于电站的计算机系统（DCS）由现场级及中央控制级组成。

（1）现场级。根据电站的特点，在电站中央控制室内设置I/O

模件机柜，采集所有来自现场的开关量和模拟量信号并输出驱动信号。现场级完成电动机顺序逻辑控制、工艺过程参数的检测与监控，以及PID串级、多变量复杂控制。

（2）中央监控级。中央监控级设1个工程师工作站和2监控操作站，分别由监控管理计算机、LCD和打印机等组成。监控操作站的功能包括：

具有动态参数的热力系统及工艺流程图显示；电动机开/停操作和运行状态显示；

棒形图显示；历史趋势曲线的显示；调节回路的详细显示及参数修正；

报警状态的显示；报警状态及运行报告的打印等。

系统特点：

本系统是一个控制功能分散控制、集中监视和管理的控制系统，电站中控室取消了常规模拟仪表盘和模拟流程图，代之以大屏幕彩色图形显示器，更便于运行人员监视与操作，同时大大缩小了中控制室的建筑面积。此外系统中还采用了面向过程的语言，硬件均为模块化，使整个系统的操作与维护更加简便。为防止数据丢失和电源干扰，系统采用不间断电源（UPS）供电，保证了运行的可靠性。

5 经济效益分析

装机容量3MW，年运转率按8000h（11个月），平均发电功率3MW，年发电量24000000kWh，电价按0.5元/kWh，年发电金额1200万，考虑整体投入不到800万（部分利旧），方案具有很高的经济价值。

6 结论

（1）轮机替代减温减压装置工艺，国產背压式机组性能和质量成熟先进，原有的减温减压阀组作为备用，工艺安全和稳定性有保障，具有良好的运行特性。

（2）汽轮机替代减温减压装置工艺，具有显著的节能效果和经济收益。

（3）汽轮机替代减温减压装置工艺，对气源、系统做了进一步的优化，提高了系统变负荷变转速的运行性能，汽轮发电机组负荷变化可以满足40%-100%下长期稳定运行。

（4）系统采用DCS检测，自动装置，保护装置稳定可靠，设备选型先进，系统安全可靠，操作灵活，可满足机组在启、停、正常调节、甩负荷状态下的运行要求，创造了经济效益的同时，符合资源综合利用政策，具有较好的推广价值。

系统投运以来，减少了水资源的使用和排空的次数，系统稳定高效，达到了高效节能、保护环境的目的，为热电联产和资源综合利用的发展积累了经验，且在其他领域也有大量实际运用的案例，值得推广。

参考文献：

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