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工业汽轮机应用经济性分析2016年08月22日
工业汽轮机应用经济性分析
详细内容
一、利用小型背压式工业汽轮取代电动机驱动给水泵
  热电联产就是在能源利用中,将一定品位的热量转换成高品位、高价值的电能,再将发电后的余热来满足低品位能源的需求,实现能源梯级利用。热电厂在大气式除氧器系统中,通常是将相对高品位的蒸汽(0.4~1.0 Mpa)或供热蒸汽经阀门节流降压(0.02~0.15 Mpa)后通往除氧器,在此过程中0.4 Mpa以上的蒸汽压差被白白浪费。
  a、提高了整个机组的热效率:工业汽轮机进汽来自汽轮机的抽汽,做功后其排汽进入除氧器,蒸汽实现了梯级利用。对比大型电动机,可以降低厂用电,降低发电成本,提高经济效益。
  b、实现无级调速:根据锅炉负荷采用变速调节给水泵的出水流量与压力,改变了原电动机驱动给水泵,转速调节给水流量节流调节方式,提高经济性,增加水泵运行效率,可靠性提高。消除了阀门因长期动作而造成磨损,简化了给水调节系统,操作方便。
  c、机组运行可靠性提高:可以防止因厂用电中断而给锅炉运行带来危险,利用锅炉余汽亦可正常运行。从而避免锅炉缺水造成危险。
  工业汽轮机驱动给水泵的经济分析(汽耗为18㎏/KWh型汽轮机)
  例、汽耗为 18kg/kwh,700KW的汽轮机为例。〔实例〕
  吴江盛泽热电厂对外供热量达到500 t/h,有6炉7机。其中5台背压机,2台抽凝机。除了少量凝结水回收外,大部分锅炉给水要靠除盐水补充,将补充水加热到除氧器要求的水温,需要大量的低压蒸汽,约为供热汽量的10%。通过2台抽凝机只有少量低压蒸汽,背压机本身没有低压蒸汽,只有将供热蒸汽节流,降压后再加热补水。供热蒸汽节流后降压供汽,节流损失会很大,高品质能源利用很不充分、不经济,现改为汽动给水泵,乏汽加热除盐水。
  理论计算:
  供热蒸汽带动给水泵作功后,蒸汽焓值下降,加热同样多的补给水到相同温度,需要更多蒸汽量。除氧器多耗蒸汽量约为原来蒸汽量的7.03%。汽动给水泵进汽量约为11t,所以多耗蒸汽量0.773t/h,多耗蒸汽量需要标煤81.38㎏/h(取锅炉效率0.85)。用11t供热蒸汽带动给水泵,每小时省下了600KWh的电量,按发电标煤耗360g/KW,则少消耗标煤215㎏/h,每年增加上网电477万KWh,每年可节约标煤1069t(按每年工作8000h,每吨标煤按600元/吨,电价按0.45元/度计算)。
  每年多耗煤:1069×600=641400元
  每年可节约电量:600×8000×0.45=2160000元
  每年可产生直接经济效益:2160000-641400=1518600元=151.86万元
二、化肥、化工行业工业汽轮机驱动造气鼓风机电动机双轴联动联产
  现在化肥、化工生产工序中为了满足生产,需要大量不同压力等级的工业蒸汽。而通常采用阀门减温减压器来实现,其伴随者蒸汽巨大熵增损失增加了高品位能源的浪费。 

  在化肥厂生产工序造气生产中需要大量的0.08MPa、180℃的蒸汽,而通常采用0.4—0.6 MPa、270℃的减温减压来加热明显存在节流损失。如能将其利用用0.4—0.6 MPa、270℃蒸汽带动工业汽轮机驱动造气鼓风机电动机引风机等动力设备做功,将产生良好的节能效果以及经济效益。据测算一个20万吨氮肥厂的造气工序使用0.15MPa左右的蒸汽约22T/H。而这部分蒸汽若从0.5MPa通过阀门降至0.15MPa将损失1000KW左右的有效能量,若将其利用每天可节电2.0万度左右。为了确保原生产工艺流程的安全性,我们建议客户原有的电动机保留可将电动机或引风机改成双轴联接,即电动机、负载、汽轮机并排联接或电动机、汽轮机、负载联接发辉汽轮机最大做功能力,保证系统安全有效运行。 

  双轴联动联产工业汽轮机的运行特点:电动机、汽轮机、负载联接。汽轮机开机以后拖动电动机、负载一起同方向运转达到电动机的额定转数后,电动机空转负载由汽轮机拖动,此时电动机可以送电进行空负荷运转。当负载负荷过大汽轮机蒸汽量不足时,电动机电流值增加功率加大维持额定转速。当负载负荷减少汽轮机蒸汽量很足时,电动机功率减为负值转而发电给电网供电。汽轮机一直处于满负荷额定转速工作,汽轮机工作转速取决于电动机电网给定的电动机额定转速,转速变化率为±2r/min。保证了生产工序安全有效的运行。
  例:在造气工序使用0.08 MPa过热蒸汽30T\H,利用热电厂提供的0.5 MPa的过热蒸汽给汽轮机做功,排汽0.08MPa直接进入蒸汽缓冲器用于造气。现将对两台造气风机系统进行改造,将电动机改为双向联接及汽轮机、电动机、造气风机。整个改造过程新增加了两台500KW的汽轮机部分管路和少量阀门。
  改造后:日节约电量:2.2万度
  年节约电费:290.4万元(0.4元/度 330天计算)
  改造全部投资:约80万元
  投资回收期约为三个月左右。
三、小型汽轮机在循环水泵与热网供热水泵中的应用
  热电厂,由于国产大流量低扬程循环水泵一般设计转速1450~1480r/min左右,一般小型汽轮机转速高达3000~6000r/min,不能适应工作要求,需加变速箱才能达到工作要求,相应的增加了运行成本。现今我公司进行了技术改进的小型汽轮机克服了低转速不能运行的误区,设计1000~1600r/min可调节式的低转速汽轮机,减去变速箱,简化了系统,运行安全可靠。
  承德热力集团热电厂,原蒸汽供热网的供水水泵系统现状:蒸汽供热网的供热面积达数十万平方米,运行:数十吨的1Mpa的蒸汽经阀门节流减压至0.2Mpa,再通往汽水换热器加热外网水至110℃,该110℃的外网水利用供热泵加压输送外网,供热水泵的参数为: ⑴扬程H=62米水柱
  ⑵流量Q=450m3/h ⑶功率N=115kw ⑷总台数6台,正常运转为4台。由于在汽水换热器的用汽方面有较大的节流损失(高达0.8Mpa),故如能将该压差利用起来,用汽轮机拖动循环水泵,则可以在保证汽水换热器用汽不变的前提下,节省460KW电能.
  现改为一台1500r/min的B0.5-0.88/0.15型汽轮机与一台KQSN400-M9型双吸离水泵直连用于取代原6台电动水泵中的4台,汽轮机的排汽再通往汽水换热器用于加热.在此过程中,利用了原先被浪费的压差,从而节省了4台电动水泵的460KW电能.
  KQSN400-M9型水泵流量1500-1800t/h 
  水泵扬程55-65米水柱
  水泵转速1480转
  水泵所需轴功率460KW 
  汽轮机额定功率500KW 
  进汽量为9t/m 
  转速1000-1500r/min可调
  自投入运行以来,取得了满意的效果,1个采暖期(约5个月)共节约电能160多万度,节约成本70多万元,技改总投资不到70万元,当年就可回收投资.该项目获得河北省科技进步二等奖。
四、小型汽轮机在并网与独立发电中的应用:
  热用户为了满足生产需求,不同企业普遍存在供热管网压力高,而各热用户因工艺生产的需要,被迫采用减压降温和企业自建低压工业锅炉(一般0.8-1.6Mpa)减温降压经用户分汽缸或是汽箱再配给不同工艺用汽,显然造成了饱和蒸汽或过热蒸汽的浪费.改用工业小汽轮机作功为动力的小型热电联产发电机组取代了过去
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