李林華,趙培偉,保德順,李祥彪

（楚雄滇中有色金屬有限責(zé)任公司，云南楚雄675000）

某公司現(xiàn)有年發(fā)電量3千萬kw/h余熱發(fā)電系統(tǒng)一套(汽輪機(jī)額定功率4.15MW，最大功率5.3MW，發(fā)電機(jī)額定功率6MW，)，其工藝流程是艾薩余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行從而發(fā)電。應(yīng)公司生產(chǎn)工藝和余熱回收利用技術(shù)項(xiàng)目的要求，現(xiàn)對(duì)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)進(jìn)行測(cè)試研究，以求達(dá)到余熱蒸汽充分利用的目的。本文結(jié)合實(shí)際對(duì)蒸汽品質(zhì)如何影響發(fā)電量進(jìn)行分析，并通過實(shí)際測(cè)試實(shí)驗(yàn)找出合理的生產(chǎn)控制指標(biāo)。

雖然大部分文獻(xiàn)[1～4]都談到并對(duì)影響發(fā)電量的因素進(jìn)行分析、研究和控制，但其都只停留在理論層面，并沒有結(jié)合具體的實(shí)例進(jìn)行研究和控制。本文結(jié)合上述理論并結(jié)合實(shí)際對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)氣量進(jìn)行測(cè)試研究，以求尋找出最優(yōu)進(jìn)氣流量，以此提高資源利用效率。

1 蒸汽品質(zhì)的調(diào)查分析

1.1 蒸汽品質(zhì)的調(diào)查

隨著鍋爐參數(shù)和容量的不斷提高，對(duì)汽包鍋爐而言，蒸汽品質(zhì)要求也越來越高，特別是在高壓下汽水腐蝕的問題也日益突出，蒸汽品質(zhì)的惡化對(duì)機(jī)組安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都會(huì)帶來不利影響。通過對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的蒸汽理化指標(biāo)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該蒸汽的化學(xué)成分穩(wěn)定，故不作實(shí)驗(yàn)對(duì)象。本文從蒸汽溫度、流量、壓力等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，打開余熱鍋爐各蒸汽消耗位置后，統(tǒng)計(jì)蒸汽流量，以此確定蒸汽品質(zhì)對(duì)汽輪機(jī)發(fā)電量的影響。

1.2 蒸汽品質(zhì)對(duì)發(fā)電量的影響

除蒸汽計(jì)量之外，根據(jù)現(xiàn)代熱力學(xué)相關(guān)研究顯示，蒸汽質(zhì)量對(duì)余熱發(fā)電汽耗具有重要的影響。一般而言，蒸汽質(zhì)量的高低直接影響了相同生產(chǎn)能量所需蒸汽量，決定了發(fā)電汽耗的大小。高質(zhì)量的蒸汽更加利于發(fā)電效率。其次，蒸汽質(zhì)量還包括蒸汽雜質(zhì)的多少，而據(jù)現(xiàn)代研究顯示，雜質(zhì)含量越低的蒸汽越有利于發(fā)電。一旦蒸汽中含有鈣鎂成分的雜質(zhì)，則會(huì)在設(shè)備內(nèi)部累計(jì)形成水垢，從而導(dǎo)致通汽流道變小汽流不暢，嚴(yán)重時(shí)造成葉輪平衡失效振動(dòng)增大，甚至可能造成設(shè)備損壞，繼而影響余熱發(fā)電汽耗的增加。

1.2.1 蒸汽計(jì)量對(duì)發(fā)電量的影響

蒸汽計(jì)量是對(duì)熱電廠發(fā)電汽耗產(chǎn)生影響的因素之一，精密的蒸汽計(jì)量才可有效判別余熱發(fā)電汽耗的增加與否。由于在生產(chǎn)過程中會(huì)牽扯到蒸汽的進(jìn)出量，而通過對(duì)蒸汽進(jìn)行精密的測(cè)量可對(duì)發(fā)電汽耗進(jìn)行判斷，一般來講鍋爐產(chǎn)氣量與汽輪機(jī)進(jìn)氣量的數(shù)值相差不大，而且不可能在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)突然增大或減小，如鍋爐、汽輪機(jī)流量數(shù)值發(fā)生的劇烈變化，首先需要判別蒸汽計(jì)量設(shè)備是否出現(xiàn)誤差，如排除該項(xiàng)選擇則可判定發(fā)電汽耗出現(xiàn)不正常的損耗。

1.2.2 蒸汽壓力對(duì)發(fā)電量的影響

蒸汽壓力的波動(dòng)客觀上對(duì)余熱發(fā)電汽耗的增加影響較大，由于艾薩料量的變化及入爐物料的改變，余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽流量、溫度發(fā)生改變，需要不斷調(diào)整發(fā)電機(jī)負(fù)荷來滿足汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力、流量、控制要求，我公司發(fā)電機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)為人工調(diào)節(jié)，在調(diào)整過程中由于個(gè)人操作習(xí)慣及DCS系統(tǒng)的延時(shí)導(dǎo)致進(jìn)氣量與發(fā)電負(fù)荷不協(xié)調(diào)造成發(fā)電汽耗的增加。

1.2.3 蒸汽溫度對(duì)發(fā)電量的影響

蒸汽的溫度是對(duì)余熱發(fā)電汽耗產(chǎn)生重要影響的因素之一。蒸汽溫度過低、內(nèi)熱值低、含水分較大，增加疏水閥開度造成蒸汽浪費(fèi)，情況嚴(yán)重可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子水沖擊。蒸汽溫度過高，汽輪機(jī)的葉片、尾片都會(huì)由于溫度的影響而發(fā)生變形。屆時(shí)，由于汽輪機(jī)的葉片、尾片發(fā)生曲折，無法如預(yù)先設(shè)計(jì)得到有效使用，這對(duì)于能源是一種極大的浪費(fèi)。其次，由于汽輪機(jī)的葉片及尾片發(fā)生變形，必定會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)使用壽命的縮短，大大降低其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1.2.4 汽輪機(jī)真空度對(duì)發(fā)電量的影響

汽輪機(jī)真空度對(duì)余熱發(fā)電汽耗具有一定的影響。由于蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，做完功后的蒸汽通過排氣口進(jìn)入凝結(jié)器凝結(jié)成水，而汽輪機(jī)效率好壞取決于做功蒸汽的焓降，蒸汽焓降差值取決于排汽壓力、溫度及凝結(jié)器真空，因此，一旦汽輪機(jī)真空度受到影響，無法維持合理的狀態(tài)則會(huì)直接導(dǎo)致汽輪機(jī)的發(fā)電效率降低和發(fā)電汽耗的增加。因此，通過有效的手段控制汽輪機(jī)真空度維持在合理范圍內(nèi)至關(guān)重要。

2 蒸汽品質(zhì)與發(fā)電量的關(guān)系

汽輪機(jī)是帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電只跟汽輪機(jī)的功率有關(guān)，而汽輪機(jī)的功率=質(zhì)量流量×輪周功×相對(duì)內(nèi)效率，所以發(fā)電機(jī)的發(fā)電量跟質(zhì)量流量有關(guān)。

式中:

Pd——汽輪機(jī)平均發(fā)電能力（KW）

Dg——汽輪機(jī)進(jìn)氣量（Kg/h）

Δhg——汽輪機(jī)有效焓降(KJ/Kg)

ηr——汽輪機(jī)內(nèi)效率

ηd——發(fā)電機(jī)效率

η’——汽輪機(jī)機(jī)械、散熱、自用動(dòng)力損失效率

3 蒸汽品質(zhì)與發(fā)電量的測(cè)試

3.1 測(cè)試方法

在保證余熱鍋爐提供的蒸汽溫度在290～315℃之間，蒸汽壓力（汽水分離器）在2.95～3.1 MPa，蒸汽流量（電站流量計(jì)）≥20t/h的前提下，由電站主控人員通過調(diào)節(jié)蒸汽放空閥開度將進(jìn)入汽輪機(jī)蒸汽量（電站蒸汽流量計(jì)讀?。┫抡{(diào)至20t/h，穩(wěn)定運(yùn)行0.5h，再將流量下調(diào)至19t/h、18t/h、17t/h、16t/h、15t/h、14t/h，每個(gè)間段穩(wěn)定運(yùn)行0.5h，共計(jì)210min，每10min記錄相關(guān)參數(shù)。在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)保證蒸汽溫度和冷卻水溫度一定，消除影響因素，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.2 測(cè)試內(nèi)容

為方便測(cè)試，將實(shí)驗(yàn)分成7組進(jìn)行，通過控制汽輪機(jī)進(jìn)氣量，測(cè)試30min，最后得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

3.3 測(cè)試結(jié)果

通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析總結(jié)如下：

1）蒸汽流量在20t/h時(shí)真空最低，凝結(jié)水回收率最好92.83%，發(fā)電機(jī)負(fù)荷最大3120kW，發(fā)電量最多，汽發(fā)電量為154.76kW·h/t；

2）蒸汽流量在17t/h時(shí)凝結(jié)水回收率90.1%，真空-71.99 kPa，發(fā)電量最高156 kW·h/t；

3）蒸汽流量在16t/h、15t/h時(shí)，負(fù)荷、汽發(fā)電量135 kW·h/t，凝結(jié)水回收率90.1%；

4）蒸汽流量在14t/h時(shí)，汽發(fā)電量138.7 kW·h/t，凝結(jié)水回收率最低84.5%，真空-73.16 kPa。

4 結(jié)論

綜上所述，汽輪發(fā)電機(jī)蒸汽流量在17t/h及以上時(shí)的發(fā)電量及凝結(jié)水回收率為理想蒸汽流量，16t/h及以下時(shí)真空較高，但噸汽發(fā)電量較低，發(fā)電效率低，汽蒸汽流量在14t/h時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。