專利名稱：利用低壓飽和蒸汽的發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及低壓飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，適用于冶金等企業(yè)利用低壓飽和蒸 汽進(jìn)行發(fā)電的裝置，特別是冶金企業(yè)利用轉(zhuǎn)爐和加熱爐汽化回收蒸汽發(fā)電的裝置。
背景技術(shù)：
冶金企業(yè)在消耗能源的同時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)爐汽化回收蒸汽、加熱爐汽化回收蒸汽 等二次能源，它們攜帶的能量屬于低溫余熱，是一種低品位的飽和蒸汽資源，其特點(diǎn)是壓力 低、含水量大。如果不充分加以利用，則大量的余熱資源就要白白的浪費(fèi)掉。目前，對(duì)于上述蒸汽資源的利用大致有兩種方式一種是熱利用，直接利用其熱能 供生產(chǎn)或生活需要，其利用率非常低；另一種是將其轉(zhuǎn)換成使用方便輸送靈活的電能，主要 有以下幾種方式1)采用帶補(bǔ)燃鍋爐的蒸汽動(dòng)力循環(huán)余熱發(fā)電技術(shù)，如使用過(guò)熱蒸汽爐。其特點(diǎn)是 用燃料把飽和蒸汽在過(guò)熱蒸汽爐中加熱到比較高的參數(shù)，使其成為高品位的過(guò)熱蒸汽，再 通過(guò)常規(guī)的汽輪發(fā)電機(jī)組來(lái)發(fā)電。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是(1)由于使用了過(guò)熱蒸汽爐，整個(gè)系 統(tǒng)比較復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)比較麻煩；(2)污染大，額外消耗燃料，浪費(fèi)資源。僅僅為了利用低品 位的飽和蒸汽資源不得不附加一套補(bǔ)燃鍋爐，是不經(jīng)濟(jì)的。2)直接利用轉(zhuǎn)爐汽化回收蒸汽，采用帶機(jī)內(nèi)除濕再熱功能的余熱回收發(fā)電用冷凝 式汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。這種技術(shù)只是單純利用轉(zhuǎn)爐汽化回收蒸汽發(fā)電，而對(duì)于壓力偏低的加 熱爐汽化回收蒸汽資源沒(méi)有加以利用，能源的梯級(jí)利用率偏低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用低壓飽和蒸汽的發(fā)電設(shè)備，使冶金 等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域產(chǎn)生的不同壓力等級(jí)的低壓飽和蒸汽均得以充分利用，具有投資小、運(yùn)行 成本低、日常管理簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的利用低壓飽和蒸汽的發(fā)電設(shè)備是主汽 發(fā)生裝置、自力式壓力調(diào)節(jié)閥、主汽速關(guān)閥、補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)的高壓段由蒸汽輸送管道順 序連接；補(bǔ)汽發(fā)生裝置、補(bǔ)汽速關(guān)閥、補(bǔ)汽配汽調(diào)節(jié)閥、補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)的低壓段由蒸汽 輸送管道順序連接；補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)為，在所述的自力式壓力調(diào)節(jié)閥與主汽速關(guān)閥之前設(shè)置 汽水分離器；所述的補(bǔ)汽發(fā)生裝置與補(bǔ)汽速關(guān)閥之間設(shè)置汽水分離器。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)為，在所述的補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)18的通流部分各壓力 級(jí)設(shè)置輸水槽，末一、二級(jí)葉片汽邊進(jìn)行激光硬化處理，末三級(jí)隔離板設(shè)置除濕疏水環(huán)形槽。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述的補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)后順序連接凝汽器、變頻 凝水泵、集中軟水站，做功后的乏汽進(jìn)入凝汽器，凝結(jié)水通過(guò)變頻凝水泵送入集中軟水站。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)[0012]1)直接利用飽和蒸汽發(fā)電，未采用過(guò)熱蒸汽爐等補(bǔ)燃鍋爐進(jìn)行蒸汽的過(guò)熱處理， 避免了環(huán)境污染和額外的燃料消耗，而且系統(tǒng)復(fù)雜性低、生產(chǎn)維護(hù)簡(jiǎn)便。2)利用壓力等級(jí)較高的轉(zhuǎn)爐汽化飽和蒸汽為主汽 源，還在機(jī)組調(diào)節(jié)級(jí)后并入一定 流量的壓力等級(jí)偏低的加熱爐汽化飽和蒸汽，利用補(bǔ)汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，從而充 分利用了企業(yè)的飽和蒸汽資源，資源的梯級(jí)利用率較高；在主汽源中斷的情況下，補(bǔ)汽能維 持機(jī)組運(yùn)行，確保發(fā)電機(jī)組不因轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)生產(chǎn)間斷而頻繁解列。3)主蒸汽采用前壓+自力式壓力調(diào)節(jié)的組合調(diào)節(jié)方式。正常的發(fā)電機(jī)組采用恒功 率調(diào)節(jié)，即當(dāng)機(jī)前壓力高時(shí)關(guān)小調(diào)節(jié)汽門、當(dāng)機(jī)前壓力低時(shí)開(kāi)大調(diào)節(jié)汽門，維持機(jī)組發(fā)電量 恒定。本機(jī)組是為了充分利用余熱蒸汽，采用了前壓調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)方式，即當(dāng)機(jī)前壓力高 時(shí)開(kāi)大調(diào)節(jié)汽門，盡量讓更多的回收蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，增加發(fā)電量；當(dāng)機(jī)前壓力低 時(shí)關(guān)小調(diào)節(jié)汽門，維持機(jī)組進(jìn)汽壓力，機(jī)組的發(fā)電量減小。同時(shí)，為了解決三座轉(zhuǎn)爐同時(shí)吹 氧，蒸發(fā)發(fā)生量瞬間過(guò)高的問(wèn)題，在主汽管道上設(shè)立自立式壓力調(diào)節(jié)閥，當(dāng)瞬間主汽壓力超 過(guò)機(jī)組進(jìn)汽壓力時(shí)，自立式調(diào)節(jié)閥自動(dòng)打開(kāi)，將壓力峰值的蒸汽泄入容量較大的低壓蒸汽 管網(wǎng)，保證蒸汽不放散。這種前壓+自力式壓力調(diào)節(jié)的方式，使蒸汽得到充分利用。4)主汽、補(bǔ)汽口前增設(shè)汽水分離器，保證出汽的干度>99. 5%;汽輪機(jī)通流部份各 壓力級(jí)前設(shè)置疏水槽溝，末一、二級(jí)葉片汽邊進(jìn)行激光硬化處理，末三級(jí)隔板設(shè)置除濕疏水 環(huán)形槽。5)利用凝結(jié)水泵回收凝結(jié)水并再利用，水泵電機(jī)采用變頻技術(shù)，適應(yīng)了機(jī)組負(fù)荷 變化比較大的特點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明


圖1利用低壓飽和蒸汽的發(fā)電方法工藝流程
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想為1熱力系統(tǒng)主汽及補(bǔ)汽進(jìn)入汽輪機(jī)作功發(fā)電，乏汽進(jìn)入凝汽器凝結(jié)，匯集到熱井中，凝結(jié)水經(jīng) 過(guò)凝結(jié)水泵，通過(guò)新敷設(shè)的管道送至廠區(qū)軟水站循環(huán)利用。主汽來(lái)自轉(zhuǎn)爐汽化冷卻產(chǎn)生的 飽和蒸汽，設(shè)管道接入發(fā)電站，同時(shí)在該管道上安裝了一組自力式蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥，提高并 穩(wěn)定了機(jī)組的主進(jìn)汽壓力。補(bǔ)汽來(lái)自加熱爐汽化蒸汽，設(shè)管道接入發(fā)電站。針對(duì)飽和蒸汽含 水大的缺點(diǎn)，還在機(jī)組進(jìn)汽側(cè)增設(shè)了汽水分離裝置，以保證機(jī)組進(jìn)汽干度，確保安全運(yùn)行。 汽輪機(jī)凝汽器啟動(dòng)時(shí)所需的補(bǔ)水，接自廠區(qū)軟水管網(wǎng)，并設(shè)管道接入發(fā)電站。2凈循環(huán)水系統(tǒng)系統(tǒng)采用工業(yè)凈水開(kāi)路循環(huán)系統(tǒng)，為汽輪發(fā)電機(jī)組凝汽器、冷油器及空冷器供水， 供水采用泵組加壓供水，回水利用余壓直接上到冷卻塔，冷卻降溫后回流至吸水井并循環(huán) 使用。系統(tǒng)中設(shè)有無(wú)閥濾器、管道過(guò)濾器及加藥系統(tǒng)，以保證供水質(zhì)量。3電氣設(shè)計(jì)1)高壓系統(tǒng)[0026]發(fā)電機(jī)出口設(shè)IOKV電壓母線，系統(tǒng)為單母線接線方式，分別設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器 和并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)斷路器，發(fā)電機(jī)同期點(diǎn)設(shè)在發(fā)電機(jī)出口斷路器上。2)低壓系統(tǒng)發(fā)電機(jī)380V低壓動(dòng)力兩路電源供電，一路接自發(fā)電機(jī)IOKV系統(tǒng)母線的低壓廠用 電變壓器，一路接自水泵房。4、控制系統(tǒng)1)汽輪機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用了美國(guó)WOODWARD公司生產(chǎn)的505數(shù)字式電液調(diào)速器 +西門子制造的液壓執(zhí)行系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)蒸汽壓力前壓調(diào)節(jié)。補(bǔ)汽系統(tǒng)采用汽輪機(jī)自帶低壓 配汽調(diào)節(jié)閥，由西門子S-300控制系統(tǒng)系統(tǒng)控制補(bǔ)汽壓力和流量。2)配置了本特利3500檢測(cè)系統(tǒng)，可以檢測(cè)機(jī)組各部振動(dòng)、位移及脹差情況。3)采用了西門子S-300控制系統(tǒng)，可以顯示有關(guān)運(yùn)行信息，便于運(yùn)行人員對(duì)發(fā)電 機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和控制。4)同時(shí)對(duì)泵站儀控系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)，采用了 DCS控制系統(tǒng)，以保證供水系統(tǒng)的穩(wěn)定。下面以鋼鐵企業(yè)的轉(zhuǎn)爐化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽和加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生 的蒸汽的利用為例來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型。如
圖1所示，低壓飽和蒸汽發(fā)電工藝流程如下主汽來(lái)自轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)1產(chǎn)生 的飽和蒸汽，在其輸送的蒸汽管道上設(shè)置了自力式壓力調(diào)節(jié)裝置3，當(dāng)主汽壓力過(guò)高時(shí)，將 部分蒸汽分流至廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)2，以降低轉(zhuǎn)爐汽化飽和蒸汽的波動(dòng)。經(jīng)穩(wěn)壓后的飽和蒸汽再 送入主汽汽水分離器4，再經(jīng)過(guò)主汽速關(guān)閥5進(jìn)入汽輪機(jī)高壓段6 ；補(bǔ)汽來(lái)自加熱爐汽化冷 卻系統(tǒng)11，其經(jīng)專用管道送入補(bǔ)汽汽水分離器12，再經(jīng)過(guò)補(bǔ)汽速關(guān)閥13和低壓配汽調(diào)節(jié)閥 7，由汽輪機(jī)的補(bǔ)汽口送入汽輪機(jī)低壓段8，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，汽輪機(jī)拖動(dòng)發(fā)電 機(jī)9進(jìn)行發(fā)電；做功后的乏汽進(jìn)入凝汽器17，凝結(jié)水則通過(guò)變頻凝結(jié)水泵16送入集中軟水 站15，再經(jīng)水泵加壓后送入廠區(qū)軟水管網(wǎng)10后，供轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng))和加熱爐汽化冷卻 系統(tǒng)11循環(huán)利用。來(lái)自轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)1產(chǎn)生的飽和主蒸汽和來(lái)自加熱爐汽化冷卻系 統(tǒng)11的補(bǔ)汽分別從不同部位進(jìn)入汽輪機(jī)。為了充分利用余熱蒸汽，本實(shí)用新型采用了前壓 調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)方式，即當(dāng)機(jī)前壓力高時(shí)開(kāi)大調(diào)節(jié)汽門，盡量讓更多的回收蒸汽進(jìn)入汽輪 機(jī)進(jìn)行發(fā)電，增加發(fā)電量；當(dāng)機(jī)前壓力低時(shí)關(guān)小調(diào)節(jié)汽門，維持機(jī)組進(jìn)汽壓力，機(jī)組的發(fā)電 量減小。系統(tǒng)采用工業(yè)凈水閉路循環(huán)系統(tǒng)，為汽輪發(fā)電機(jī)組凝汽器、冷油器及空冷器供水。 供水采用泵組加壓供水，回水利用余壓直接上到冷卻塔14，冷卻降溫后回流至吸水井并循 環(huán)使用。系統(tǒng)中設(shè)有無(wú)閥濾器、管道過(guò)濾器及加藥系統(tǒng)，以保證供水質(zhì)量。發(fā)電機(jī)出口設(shè)IOKV電壓母線，系統(tǒng)為單母線接線方式，分別設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器 和并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)斷路器，發(fā)電機(jī)同期點(diǎn)設(shè)在發(fā)電機(jī)出口斷路器上。發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)在變電所， 采用電纜線路。發(fā)電機(jī)380V低壓動(dòng)力采用兩路電源供電。汽輪機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用了美國(guó)WOODWARD公司生產(chǎn)的505數(shù)字式電液調(diào)速器+ 西門子制造的液壓執(zhí)行系統(tǒng)，補(bǔ)汽系統(tǒng)采用汽輪機(jī)自帶低壓配汽調(diào)節(jié)閥，由西門子S-300 控制系統(tǒng)系統(tǒng)控制補(bǔ)汽壓力和流量。采用本特利3500檢測(cè)系統(tǒng)。本實(shí)用新型的主要發(fā)電設(shè)備如下[0040]1)熱力系統(tǒng)設(shè)備主要包括補(bǔ)汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)、冷凝器、集中油站、凝結(jié)水泵、射水泵、汽水分離裝置、自力式蒸汽壓力調(diào)節(jié)裝置及閥門等；2)凈循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備主要包括冷卻塔、水池、供水泵組、無(wú)閥濾器、管道過(guò)濾器、加藥設(shè)備及閥門等；3)高低壓電氣系統(tǒng)設(shè)備主要包括高低壓配電柜、勵(lì)磁裝置、發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置等；4)控制系統(tǒng)設(shè)備主要包括汽輪機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)裝置、機(jī)組振動(dòng)檢測(cè)裝置、PLC控制 系統(tǒng)及一次測(cè)量裝置。補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)組由杭州中能汽輪動(dòng)力有限公司生產(chǎn)，額定功率9000kw/h。該 汽輪機(jī)組以一鋼軋三座轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的約45 55t/h、壓力2. OMpa的蒸汽作為主 汽源，同時(shí)在機(jī)組調(diào)節(jié)級(jí)后并入10t/h、壓力0. SMpa的加熱爐汽化蒸汽作為補(bǔ)汽。補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)組有A、B、C三個(gè)進(jìn)汽點(diǎn)，其主要參數(shù)為A點(diǎn).正常點(diǎn)進(jìn)汽壓力2. 0(范圍1. 9 2. 2)Mpa(A)進(jìn)汽溫度飽和溫度排汽壓力0· OO7Mpa(A)進(jìn)汽流量45t/h補(bǔ)汽壓力0· 65(范圍0. 6 0. 8)Mpa(A)補(bǔ)汽溫度飽和溫度補(bǔ)汽流量10t/h循環(huán)水溫度25°C (最大34°C )循環(huán)水量4000t/h發(fā)電功率9015kwB點(diǎn).最大點(diǎn)進(jìn)汽壓力2. 0(范圍1. 9 2. 2)Mpa(A)進(jìn)汽溫度飽和溫度排汽壓力0· OO7Mpa(A)最大進(jìn)汽流量55t/h補(bǔ)汽壓力:0. 65(范圍0. 6 0. 8)Mpa(A)補(bǔ)汽溫度飽和溫度最大補(bǔ)汽流量15t/h 循環(huán)水溫度25°C (最大34°C )循環(huán)水量4900t/h發(fā)電功率11550kwC點(diǎn)·最小點(diǎn)進(jìn)汽壓力2· 0(范圍1. 9 2. 2)Mpa(A)進(jìn)汽溫度飽和溫度排汽壓力0· OO7Mpa(A)進(jìn)汽流量0t/h補(bǔ)汽壓力0. 65(范圍0. 6 0. 8)Mpa(A)補(bǔ)汽溫度飽和溫度補(bǔ)汽流量10t/h循環(huán)水溫度25°C (最大34°C )循環(huán)水量750t/h發(fā)電功率 200kw發(fā)電機(jī)組主要參數(shù)額定功率12MW額定電壓10.5KV額定轉(zhuǎn)速3000r/min頻率50Hz
權(quán)利要求一種利用低壓飽和蒸汽的發(fā)電設(shè)備，包括蒸汽發(fā)生裝置、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、蒸汽輸送管道，其特征在于，主汽發(fā)生裝置(1)、自力式壓力調(diào)節(jié)閥(3)、主汽速關(guān)閥(5)、補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)(18)的高壓段(6)由蒸汽輸送管道順序連接；補(bǔ)汽發(fā)生裝置(11)、補(bǔ)汽速關(guān)閥(13)、補(bǔ)汽配汽調(diào)節(jié)閥(7)、補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)(18)的低壓段(8)由蒸汽輸送管道順序連接；補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)(18)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(9)發(fā)電。
2.如權(quán)利要求1所述的利用低壓飽和蒸汽的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述的自力式壓 力調(diào)節(jié)閥(3)與主汽速關(guān)閥(5)之前設(shè)置汽水分離器(4)；所述的補(bǔ)汽發(fā)生裝置(11)與補(bǔ) 汽速關(guān)閥(13)之間設(shè)置汽水分離器(12)。
3.如權(quán)利要求1所述的利用低壓飽和蒸汽的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述的補(bǔ)汽凝汽 式汽輪機(jī)(18)的通流部分各壓力級(jí)設(shè)置輸水槽，末一、二級(jí)葉片汽邊進(jìn)行激光硬化處理， 末三級(jí)隔離板設(shè)置除濕疏水環(huán)形槽。
4.如權(quán)利要求1所述的利用低壓飽和蒸汽的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述的補(bǔ)汽凝汽 式汽輪機(jī)(18)后順序連接凝汽器(17)、變頻凝水泵(16)、集中軟水站(15)，做功后的乏汽 進(jìn)入凝汽器(17)，凝結(jié)水通過(guò)變頻凝水泵(16)送入集中軟水站(15)。
5.如權(quán)利要求1所述的利用低壓飽和蒸汽的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，還設(shè)置了可檢測(cè) 機(jī)組各部振動(dòng)、位移及脹差的本特利3500檢測(cè)系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1所述的利用低壓飽和蒸汽的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述的補(bǔ)汽凝汽 式汽輪機(jī)(18)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用美國(guó)WOODWARD公司生產(chǎn)的505數(shù)字式電液調(diào)速器和西門子 制造的液壓執(zhí)行系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種利用低壓飽和蒸汽的發(fā)電設(shè)備，采用主汽和補(bǔ)汽兩級(jí)壓力蒸汽發(fā)動(dòng)，主汽經(jīng)自力式調(diào)節(jié)閥穩(wěn)壓后輸入補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)18的高壓段6，補(bǔ)汽輸入補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)18的低壓段8，補(bǔ)汽和主汽推動(dòng)補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)18轉(zhuǎn)動(dòng)，補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)18帶動(dòng)發(fā)電機(jī)9發(fā)電。本實(shí)用新型利用壓力較高的轉(zhuǎn)爐汽化飽和蒸汽為主汽源，還并入一定流量的壓力等級(jí)偏低的加熱爐汽化飽和蒸汽，利用補(bǔ)汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，充分利用了企業(yè)的飽和蒸汽資源，資源的梯級(jí)利用率較高；在主汽源中斷的情況下，補(bǔ)汽能維持機(jī)組運(yùn)行，確保發(fā)電機(jī)組不因轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)生產(chǎn)間斷而頻繁解列。
文檔編號(hào)F01D15/10GK201568087SQ200920299570
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者丁毅, 何世文, 史德明, 徐玉林, 李愛(ài)群, 田俊, 陳道海 申請(qǐng)人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司