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工業汽輪機應用經濟性分析

2016年08月22日

詳細內容

一、利用小型背壓式工業汽輪取代電動機驅動給水泵
　　熱電聯產就是在能源利用中，將一定品位的熱量轉換成高品位、高價值的電能，再將發電后的余熱來滿足低品位能源的需求，實現能源梯級利用。熱電廠在大氣式除氧器系統中，通常是將相對高品位的蒸汽（0.4～1.0　Mpa）或供熱蒸汽經閥門節流降壓（0.02～0.15　Mpa）后通往除氧器，在此過程中0.4　Mpa以上的蒸汽壓差被白白浪費。
　　a、提高了整個機組的熱效率:工業汽輪機進汽來自汽輪機的抽汽，做功后其排汽進入除氧器，蒸汽實現了梯級利用。對比大型電動機，可以降低廠用電，降低發電成本，提高經濟效益。
　　b、實現無級調速:根據鍋爐負荷采用變速調節給水泵的出水流量與壓力，改變了原電動機驅動給水泵，轉速調節給水流量節流調節方式，提高經濟性，增加水泵運行效率，可靠性提高。消除了閥門因長期動作而造成磨損，簡化了給水調節系統，操作方便。
　　c、機組運行可靠性提高:可以防止因廠用電中斷而給鍋爐運行帶來危險，利用鍋爐余汽亦可正常運行。從而避免鍋爐缺水造成危險。
　　工業汽輪機驅動給水泵的經濟分析（汽耗為18㎏/KWh型汽輪機）
　　例、汽耗為　18kg/kwh，700KW的汽輪機為例。〔實例〕
　　吳江盛澤熱電廠對外供熱量達到500　t/h，有6爐7機。其中5臺背壓機，2臺抽凝機。除了少量凝結水回收外，大部分鍋爐給水要靠除鹽水補充，將補充水加熱到除氧器要求的水溫，需要大量的低壓蒸汽，約為供熱汽量的10％。通過2臺抽凝機只有少量低壓蒸汽，背壓機本身沒有低壓蒸汽，只有將供熱蒸汽節流，降壓后再加熱補水。供熱蒸汽節流后降壓供汽，節流損失會很大，高品質能源利用很不充分、不經濟，現改為汽動給水泵，乏汽加熱除鹽水。
　　理論計算：
　　供熱蒸汽帶動給水泵作功后，蒸汽焓值下降，加熱同樣多的補給水到相同溫度，需要更多蒸汽量。除氧器多耗蒸汽量約為原來蒸汽量的7.03％。汽動給水泵進汽量約為11t，所以多耗蒸汽量0.773t/h，多耗蒸汽量需要標煤81.38㎏/h（取鍋爐效率0.85）。用11t供熱蒸汽帶動給水泵，每小時省下了600KWh的電量，按發電標煤耗360g/KW，則少消耗標煤215㎏/h，每年增加上網電477萬KWh，每年可節約標煤1069t（按每年工作8000h，每噸標煤按600元/噸,電價按0.45元/度計算）。
　　每年多耗煤:1069×600=641400元
　　每年可節約電量:600×8000×0.45=2160000元
　　每年可產生直接經濟效益:2160000-641400=1518600元=151.86萬元
二、化肥、化工行業工業汽輪機驅動造氣鼓風機電動機雙軸聯動聯產
　　現在化肥、化工生產工序中為了滿足生產，需要大量不同壓力等級的工業蒸汽。而通常采用閥門減溫減壓器來實現，其伴隨者蒸汽巨大熵增損失增加了高品位能源的浪費。　

　　在化肥廠生產工序造氣生產中需要大量的0.08MPa、180℃的蒸汽，而通常采用0.4—0.6　MPa、270℃的減溫減壓來加熱明顯存在節流損失。如能將其利用用0.4—0.6　MPa、270℃蒸汽帶動工業汽輪機驅動造氣鼓風機電動機引風機等動力設備做功，將產生良好的節能效果以及經濟效益。據測算一個20萬噸氮肥廠的造氣工序使用0.15MPa左右的蒸汽約22T/H。而這部分蒸汽若從0.5MPa通過閥門降至0.15MPa將損失1000KW左右的有效能量，若將其利用每天可節電2.0萬度左右。為了確保原生產工藝流程的安全性，我們建議客戶原有的電動機保留可將電動機或引風機改成雙軸聯接，即電動機、負載、汽輪機并排聯接或電動機、汽輪機、負載聯接發輝汽輪機最大做功能力，保證系統安全有效運行。　

　　雙軸聯動聯產工業汽輪機的運行特點：電動機、汽輪機、負載聯接。汽輪機開機以后拖動電動機、負載一起同方向運轉達到電動機的額定轉數后，電動機空轉負載由汽輪機拖動，此時電動機可以送電進行空負荷運轉。當負載負荷過大汽輪機蒸汽量不足時，電動機電流值增加功率加大維持額定轉速。當負載負荷減少汽輪機蒸汽量很足時，電動機功率減為負值轉而發電給電網供電。汽輪機一直處于滿負荷額定轉速工作，汽輪機工作轉速取決于電動機電網給定的電動機額定轉速，轉速變化率為±2r/min。保證了生產工序安全有效的運行。
　　例：在造氣工序使用0.08　MPa過熱蒸汽30T\H，利用熱電廠提供的0.5　MPa的過熱蒸汽給汽輪機做功，排汽0.08MPa直接進入蒸汽緩沖器用于造氣。現將對兩臺造氣風機系統進行改造，將電動機改為雙向聯接及汽輪機、電動機、造氣風機。整個改造過程新增加了兩臺500KW的汽輪機部分管路和少量閥門。
　　改造后：日節約電量：2.2萬度
　　年節約電費：290.4萬元（0.4元/度　330天計算）
　　改造全部投資：約80萬元
　　投資回收期約為三個月左右。
三、小型汽輪機在循環水泵與熱網供熱水泵中的應用
　　熱電廠，由于國產大流量低揚程循環水泵一般設計轉速1450～1480r/min左右，一般小型汽輪機轉速高達3000～6000r/min，不能適應工作要求，需加變速箱才能達到工作要求，相應的增加了運行成本。現今我公司進行了技術改進的小型汽輪機克服了低轉速不能運行的誤區，設計1000～1600r/min可調節式的低轉速汽輪機，減去變速箱，簡化了系統，運行安全可靠。
　　承德熱力集團熱電廠，原蒸汽供熱網的供水水泵系統現狀：蒸汽供熱網的供熱面積達數十萬平方米，運行：數十噸的1Mpa的蒸汽經閥門節流減壓至0.2Mpa，再通往汽水換熱器加熱外網水至110℃，該110℃的外網水利用供熱泵加壓輸送外網，供熱水泵的參數為:　⑴揚程H=62米水柱
　　⑵流量Q=450m3/h　⑶功率N=115kw　⑷總臺數6臺，正常運轉為4臺。由于在汽水換熱器的用汽方面有較大的節流損失(高達0.8Mpa),故如能將該壓差利用起來,用汽輪機拖動循環水泵,則可以在保證汽水換熱器用汽不變的前提下,節省460KW電能.
　　現改為一臺1500r/min的B0.5-0.88/0.15型汽輪機與一臺KQSN400-M9型雙吸離水泵直連用于取代原6臺電動水泵中的4臺,汽輪機的排汽再通往汽水換熱器用于加熱.在此過程中,利用了原先被浪費的壓差,從而節省了4臺電動水泵的460KW電能.
　　KQSN400-M9型水泵流量1500-1800t/h　
　　水泵揚程55-65米水柱
　　水泵轉速1480轉
　　水泵所需軸功率460KW　
　　汽輪機額定功率500KW　
　　進汽量為9t/m　
　　轉速1000-1500r/min可調
　　自投入運行以來,取得了滿意的效果,1個采暖期(約5個月)共節約電能160多萬度,節約成本70多萬元,技改總投資不到70萬元,當年就可回收投資.該項目獲得河北省科技進步二等獎。
四、小型汽輪機在并網與獨立發電中的應用：
　　熱用戶為了滿足生產需求,不同企業普遍存在供熱管網壓力高,而各熱用戶因工藝生產的需要,被迫采用減壓降溫和企業自建低壓工業鍋爐(一般0.8-1.6Mpa)減溫降壓經用戶分汽缸或是汽箱再配給不同工藝用汽,顯然造成了飽和蒸汽或過熱蒸汽的浪費.改用工業小汽輪機作功為動力的小型熱電聯產發電機組取代了過去

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