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小汽轮机在采暖供热系统中的应用分析
作者:管理员    发布于:2016-05-13 11:56:59    文字:【】【】【
本文介绍了小汽轮机在采暖供热系统中的应用实例及经济性分析,为同类电厂的经济运行提供参考。
  关键词:小汽轮机 采暖系统 应用 经济性
  1 引言
  中国第一汽车股份有限公司动能分公司热电厂是中国第一汽车股份有限公司的自备电厂,承担着向中国第一汽车股份有限公司本部各汽车生产专业厂提供电能、生产用蒸汽的任务,冬季还要向厂区及居民区供应采暖。该厂自1956年投产以来,随着汽车生产的不断发展,先后经过5次扩建,目前全厂共装备中温中压锅炉10台,汽轮机9 台, 总装机容量为96MW。
  为了提高系统运行的经济性和安全性,我厂近期对采暖系统进行了大规模的改造,根据我单位自身的特点,在网路水系统系统中使用小汽轮机代替电动机拖动水泵,起到了较好的节能效果。
  2 方案介绍
  热电厂内部有三种不同压力的汽源,分别是3.43MPa(主蒸汽)、1.0MPa(汽轮机一级抽汽,用于高峰加热器加热采暖水)、0.12MPa(汽轮机三级抽(排)汽,用于基本加热器加热采暖水)。由于0.12 MPa蒸汽总量不足,需要部分1.0MPa蒸汽降压至0.12 Mpa用于基本加热器加热采暖水。按通常的作法,需用减温减压器,将1.0MPa蒸汽节流至0.12 MPa,供基本加热器使用。由于减温减压器存在较大的节流损失,在这个过程中,造成了很大的能量浪费。系统系统布置如下图:
   为了减少节流损失,经多方调研,最终采用小汽轮机取代电动机驱动网路水泵。我们将1.0MPa蒸汽引入小汽轮机,作为小汽轮机新蒸汽,让其在小汽轮机内做功,推动汽轮机旋转,汽轮机通过减速器拖动采暖水泵对外供应采暖水。小汽轮机排汽排入0.12MPa蒸汽母管,经基本加热器加热采暖水,使热能得做到了充分利用。
  在这个过程中,汽轮机一方面起到了减温减压器的作用,将蒸汽压力由1.0MPa减为0.12MPa,供基本加热器使用,另一方面汽轮机还替代电动机拖动了网路水泵旋转。详细方案如下:
  在网路水新站房四台网路水泵中,3台网路水泵采用小汽轮机拖动,1台备用泵采用电动机拖动。小汽轮机进汽取自汽机车间主厂房1.0MPa蒸汽母管,排汽至0.12MPa母管。取消减温减压器,系统示意图如下:
   
  汽轮机采用杭州中能汽轮动力有限公司有限公司生产的B0.63-0.93/0.15型汽轮机,汽轮机参数为:
  进汽压力: 0.93 MPa(a)
  进汽温度: 280 ℃
  排汽压力: 0.15 MPa(a)
  额定功率: 630 KW
  进 汽 量: ~12 t/h
  输出轴转速: 3200/1500r/min
  跳闸转速: 3520±50r/min
  该汽轮机具有如下结构特性:
  汽轮机型式:快装双支点冲动单级背压式
  汽轮机输出轴为逆时针、齿轮箱输出轴为顺时针
  布置方式:单层,汽轮机与齿轮箱置于同一底盘上
  进排汽方向: 进汽右侧、排汽右侧(站在汽轮机端看循环水泵)
  进汽阀型式: 速关-调节组合阀
  手动阀布置: 数量1只,用于低参数,高背压满足额定功率
  调速器型号: 美国woodward TG 17E
  超速保护: 机械飞锤式
  汽封型式: 碳精弹簧补偿无间隙密封。
  轴承型式: 推力为滚动轴承,径向为滑动轴承。
  润滑型式:强迫润滑。
  转子叶轮叶片:转子与叶轮为过盈套装、叶轮与叶片为嵌装式。
  汽轮机热胀补偿方式: 前轴承箱支撑为挠性补偿板。
  联轴器型式:金属叠片挠性联轴器。
  减速箱速比 : 3200/1500 r/min
  为了保证系统运行的简洁,3台小汽轮机公用一台油站,油站采用2台取自不同电源的交流润滑油泵及1台直流事故油泵供油,油泵互为联锁备用,只要3台油泵中有一台油泵能正常运转,就可保证汽轮机的正常运行。
  从实际使用情况来看,小汽轮机运行特别稳定,水泵完全能够达到额定出力,并可达到水泵流量压力的按需调节。小汽轮机由于采用了美国woodward TG 17E电子调速器,对汽轮机转速控制相当精准,一般情况可以保证水泵转速波动范围在设定转速±5转之内,完全达到了预期的目的。
  3 经济性分析:
  1.0MPa蒸汽绝对压力P0=0.95MPa 温度t0=350℃ 查表焓值h0=3159.506kJ/kg
  小汽轮机排汽:绝对压力P1=0.15MPa 温度t1=200℃ 查表焓值h1=2872.938kJ/kg
  疏水焓:ts=80℃ 焓hs=334.92 kJ/kg
  小汽轮机蒸汽流量D=12.3t/h=12300kg/h
  12.3t/h1.0MPa蒸汽在基本加热器内释放的总热量:Q1=D(h1-hs)=12300*(3159.506-334.92)=34742407.8KJ/h=34.74GJ/h
  12.3t/h小汽轮机排汽在基本加热器内释放的总热量:Q2=D(h2-hs)=12300*(2872.938-334.92)=31217621.4KJ/h=31.22GJ/h
  热量差△Q=Q1-Q2=34.74-31.22=3.52 GJ/h
  折合1.0MPa蒸汽△Q=Q1/(h1-hs)=3.52*103*/(3159.506-334.92)=1.25t/h
  也就是说,系统改造后,仅需多向基本加热器内多供1.25t/h的蒸汽,就可以节下630KW的厂用电。
  一年按运行3600小时(5个月),平均电价0.50元计算,节约630KW电的价值=630×0.5×3600=113.4万元。
  多供蒸汽费用=3.52×35×3600=44.35万元(1GJ 按35元计算)
  全年单台节约113.4-44.35=69.05万元
  单台设备投资:主机60万元,仪表/电气/管路/阀门及安装费10万,共约70万元,一个采暖期可收回投资。
  共有3台小汽轮机投入运行,按每年运行5个月计算,可节约资金资金69.05×3=207万元
  4 通过以上分析可以看到,使用小汽轮机有以下几个优点:
  1)减少厂站用电率。由于小汽轮机取代了3台630KW电动机,可减少1890KW的站用电。
  2)有充分的调节裕度,可适应较大的负荷变化,汽轮机可以稳定的运行在1500rpm-3200rpm之间,可以根据负荷变化需要对热网泵进行变转速调节,使热网运行更调节更加方便经济。
  3)有效利用锅炉富裕蒸发量,提高电厂的净供电能。可将节约下来的电能对外输送,减少了电站受电量。由于电站自发电成本要比受电电价低得多,对外送电有利于减少成本。
  4)由于采用了小汽轮机,取代了,节约了减温减压器设备投资30万元。
  5)投资回收快。通过上述计算可以看到,投资回收期仅需1年,收益明显。
  综上所述,小汽轮机取代电动机拖动大型水泵,在类似我们电厂物热电联产电站有很好的发展前景,值得同类电厂借鉴和推广。随着发电附加费的开始征收,电厂用能的站内自我转化就是一个很好的节约途径。
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