低品位余热发电汽轮机设计探讨.pdfVIP

2013．08 中国丽江 2013年发电行业资源综合利用大会 低品位余热发电汽轮机设计探讨 尹刚 马少林冯波 东方汽轮机有限公司工业透平事业部，四川德阳 618000； 摘要：低品位余热大量排空，造成极大的能源浪费和环境污染，研究低品位余热发电技术具有重要的 学术意义和工程应用价值，对我国实现节能减排、环保发展战略具有重要的现实意义。本文针对低品 位余热及其产生的蒸汽的特点，探讨了低品位余热发电汽轮机设计特点。 关键词：低品位余热发电；汽轮机；设计 随着我国人口的不断增长和经济的快速发展，资源相对不足的矛盾日益突出，寻找新的资源或可 再生资源，以及合理的利用现有的宝贵资源将是我国经济可持续发展的关键所在。而在钢铁、玻璃、 石化、有色金属、化工、建材等行业中存在大量低品位余热无法利用，造成单位产值能耗高，环境污 染严重等问题。工信部《工业节能“十二五”规划》提出到2015年，规模以上工业增加值能耗比2010 年下降21％左右，实现节能量6．7亿吨标准煤…。到2015年，我国余热余压发电要实现新增装机2000 万千瓦12l。利用低品位余热发电在不增加新能耗的前提下，获得更强劲的能源支撑，对我国实现节能 减排、环保发展战略具有重要的现实意义，具有广泛的市场。 1低品位余热发电系统 低品位余热发电是整个工业生产系统的一个小环节，从而有别于常规的火力发电厂，它必须满 足整个生产工艺、生产设备的需要，从而具备如下特点： (1)以热定电。由于整个系统热负荷是不稳定的，因此余热发电需根据生产过程中产生的余热 量来决定发电量。 (2)蒸汽参数低。由于余热的温度一般在300℃左右，从余热锅炉考虑，为了优化系统，一般产 生蒸汽的压力温度均较低，多为饱和蒸 汽。 (3)无抽汽回热系统。在低品位余热 发电系统中，汽轮机抽汽回热虽然提高给 水温度、汽轮机效率，但会提高余热锅炉 排烟温度、降低余热锅炉效率，相互作用 的结果将降低发电系统的热效率，因此整 个余热发电系统一般不设置回热系统。 目前的低品位余热发电系统如下：单 压系统、双压系统、闪蒸补汽系统以及带 补燃系统13】。目前从综合经济性来看低品位 余热发电系统主要采用双压系统、闪蒸补 汽系统。 1．1双压系统 双压系统是采用双压余热锅炉和单级 图1双压余热发电系统图 9 2013．08 中国丽江 2013年发电行业资源综合利用大会 补汽的汽轮机发电系统(见图1)。该系统按照能量梯级利用的原理，余热锅炉设置两个汽包，在受 热面布置上顺着烟气流动同方向依次布置了高压过热段、高压蒸发段、高压省煤器、低压过热器、 低压蒸发段、高压省煤器、低压省煤器，给水泵将除氧水分别升压到高、低压省煤器，进入两个压 力不同的汽水循环在余热锅炉中生产两种不同压力的蒸汽：主蒸汽和低压蒸汽。低压蒸汽作为补汽 进入汽轮机中部与主蒸汽一起推动汽轮机做功 发电。 1．2闪蒸补汽系统 闪蒸补汽系统是采用闪蒸补汽式汽轮机的 发蚺 发电系统(见图2)。闪蒸原理是将较高压力 及温度的热水等热源，经减压扩容，释放出所 需的较低压力饱和蒸汽14l。给水经给水泵进入 余热锅炉后，一部分热水经废气换热后生成过 热蒸汽，接入汽轮机的主进汽口。另一部分欠 饱和热水进入闪蒸器，生产出一定量的低压饱 和蒸汽，进入汽轮机的低压补汽口，主蒸汽与 低压蒸汽在汽轮机内做功发电。闪蒸器分离产 生的大量饱和水进入除氧器，与汽轮机排出的 冷凝水一起经除氧后由给水泵供给锅炉，形成 图2复合闪蒸余热发电系统图 一个完整的热力循环。 2余热发电汽轮机设计关键技术 2．1主汽系统设计 由于余热发电本身的限制，主蒸汽参数低，蒸汽比容大，在功率一定的情况，容积流量远大于同 功率的常规汽轮机机组，因此要加大主汽阀喉部直径或增加阀门数量。 余热发电用汽