2007 3
文章编号:1009 3842(2007)03 0063 02
铜 业 工 程
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余热饱和蒸汽发电在侯马冶炼厂的应用
陈 辉,武骁军,李光田
1
2
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(1.中条山有色金属集团有限公司,山西垣曲 043700;2.北方铜业侯马冶炼厂,山西垣曲 043700)
摘 要:介绍了饱和蒸汽发电机的结构特点和工作原理。利用饱和蒸汽发电机组替代原余热锅炉的减压阀,不仅可以充分利用余热能源,而且可以达到节能降耗、改善环境的目的,通过实际运行效果的分析,说明了饱和蒸汽发电机组的应用效益显著。
关键词:饱和蒸汽;发电机组;背压;并网;管网
中图分类号:TM617文献标识码:B
1 概况
北方铜业侯马冶炼厂熔炼炉和吹炼炉的余热锅炉每小时生产的饱和蒸汽约34,t其压力为4.0MPa,除冬季采暖及职工生活洗澡用少量汽外,其余全部外排空。为了降低生产成本,循环利用能源,节约能耗,改善环境,侯马冶炼厂决定上余热发电项目。选用背压式饱和蒸汽发电机组C5DSII+G+G(德国TUTHILLENERGYSYSTEMS公司产品),装机容量2030kW,在供热能力为32.3t/h(尾气压力0.5MPa,温度152 )时,发电能力可以达到1500kW。
汽轮机级数:单机。2.2 发电机主要技术参数
额定输出2750kVA;功率因数0.8;电压6300V(!5%);频率50Hz;轴转速1500rpm;励磁电压37V;励磁电流3.1A。
3 工艺方案简介
3.1 C5DSII+G+G饱和蒸汽发电机组的特点
负荷变化范围大、应用范围广。由于采用了3组喷嘴调节阀,因而有很宽的负荷调节范围及较高的负荷效率,机组可适应15%~100%范围的负荷变化,且有较高的调节精度。特别适合侯马冶炼厂余热蒸汽负荷变化范围大的余热锅炉系统。单机从45kW至3000kW均为单级背压式机组,适合背压蒸汽需进一步利用的余热蒸汽系统。
结构简单、启停迅速。单级汽轮机结构简单,占地面积及空间小,一次性投资费用低,运行费用低。可以用最小的投入获得最大的收益。汽轮发电机组操作非常简单,从启动至发电并网成功,只需按2次按钮(并网过程为全自动,也可实现手动并网)。机组从冷态启动到并网发电成功,最多只需要10min,而短期停机后的重新启动过程可在60s内完成,启停非常方便。
良好的防水蚀特性。设计相对低转速,减少由于高转速而引起的部件冲刷;高性能材质及壳体上在首
2 C5DSII+G+G饱和蒸汽发电机组设备主要技术参数
2.1 汽轮机主要技术参数
饱和蒸汽流量:正常12~34t/h;
汽轮机入口蒸汽压力:正常4.0MPa,最高4.4MPa;
汽轮机出口蒸汽压力:正常0.5MPa,最低0.4MPa;
汽轮机入口蒸汽温度:正常250.3 ,最高254.7 ;
汽轮机出口蒸汽温度:正常151.9 ,最低151.9 ;
最大发电功率:2030kW;
收稿日期:2007 06 10
作者简介:陈辉(1969 ),男,山西运城人,本科,电气高级工程师,从事电气运行及能源管理研究工作。
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级、级间及出口处设有带不锈钢节流孔的排水装置;增设汽水分离器,减少蒸汽含湿度使其达到设计值。
设备体积小,基础简单,容易安装,可利用原有厂房的空间,不必另建厂房,需要加设的管线也少。3.2 C5DSII+G+G型饱和蒸汽发电机组的结构及工作原理
3.2.1 C5DSII+G+G型饱和蒸汽发电机组结构
C5DSII+G+G型饱和蒸汽发电机组包括透平机、减速机、同步发电机及监测控制系统。叶轮为单排叶片排列,由五轴数控机床加工而成;同步发电机具有自励磁、自调节(电压调节范围为!5%)、无刷结构的特点。电液控制喷嘴组阀装置通过螺栓固定在透平机外壳上。此喷嘴组阀的作用是在蒸汽量变化的前提下,提高蒸汽透平机的发电效率。透平机、同步发电机自动控制柜用于透平机、同步发电机的控制和监测。控制面盘显示设备的工作状态,该柜包括西门子S7 300PLC系统OP17荧光显示屏、Woodward505速度调节器(速度调节器是由一个32点微处理器组成,通过控制进口喷嘴组阀借以达到控制恒定速度输出的目的)、同步并网装置等。3.2.2 C5DSII+G+G型饱和蒸汽发电机组工艺简介
4.0MPa的饱和蒸汽通过主蒸汽管进入汽轮机内,释放能量,推动叶轮带动发电机发电,排出的背压蒸汽(0.5MPa)并入厂区低压蒸汽管网。少量蒸汽在能量释放过程中冷凝成水,排出汽缸后进行回收。该发电工艺技术线路设备简单,工艺成熟,在国外应用非常广泛。3.2.3 C5DSII+G+G型饱和蒸汽发电机组运行实践
机组于2005年4月14日并网发电试运行,在1年多的运行过程中,现场测量数据表明饱和蒸汽发电机组运行效果良好,允许最小蒸汽流量可以达到5t/h,最高发电功率1500kW,瞬时功率可达
1680kW(持续时间3min),发电量平均120kW∀h/t铜。蒸汽流量与发电功率关系的实测数据见表1。
表1 蒸汽流量与发电功率关系实测数据表
蒸汽量
.413.215.718.120.822.423.624.4(t/h)56810
发电量(kW)[***********][**************]8
4 经济效益分析
该发电机组总投资约800万元人民币。在目前的生产规模下(年生产电铜5万t)平均用于发电的饱和蒸汽为20t/h,发电机组年运行小时数为7680h,发电功率平均为900kW,年度发电效益见表2。
表2 年度发电效益表
蒸汽量
(t/h)年发电收入(万元)317.952
发电功率(kW)年并网费(万元)
20
年发电量(MW∀h)年度收益(万元)297.952
电价(元/kW∀h)
年检修材料备件运行费用计8万元,固定资产折旧费按35.0万元/a,年度总收益为发电万元-成本=297.952-8-35.0=254.652万元,投资回收期约2.7年。
5 结语
利用背压式饱和蒸汽发电机组替代蒸汽热力系统中的降压减压阀,改善了侯马冶炼厂蒸汽热力系统配置不合理、浪费严重的状况,提高了热能利用效率,实现节能节电,为企业创造较好的经济效益和环境效益。该方案不仅先进可靠,而且见效非常快,投资回收期短,对铜冶炼行业余热蒸汽采用减压阀降压的企业有所借鉴。
ApplicationofPowerGeneratedfromSpareHeat-SaturatedSteaminHoumaSmelter
CHENHu1i,WUXiao-jun2,LIGuang-tian2
(1.ZhongtiaoshanNon-ferrousMetalGroupLimited,Yuanqu,Shanxi043700,China;
2.NorthernCopperHoumaSmelter,Yuanqu,Shanxi043700,China)
Abstract:Saturatedsteampowergeneratingunitisusedinsteadoforiginalpressurereducingvalveoftheboilertomakefulluseof
sparesteamenergyandreduceconsumptionaswellasimproveenvironmentprotection.
Keywords:Saturatedsteam;powergeneratingunit;backpressure;combiningnetwork;pipelinepattern.
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文章编号:1009 3842(2007)03 0063 02
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余热饱和蒸汽发电在侯马冶炼厂的应用
陈 辉,武骁军,李光田
1
2
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(1.中条山有色金属集团有限公司,山西垣曲 043700;2.北方铜业侯马冶炼厂,山西垣曲 043700)
摘 要:介绍了饱和蒸汽发电机的结构特点和工作原理。利用饱和蒸汽发电机组替代原余热锅炉的减压阀,不仅可以充分利用余热能源,而且可以达到节能降耗、改善环境的目的,通过实际运行效果的分析,说明了饱和蒸汽发电机组的应用效益显著。
关键词:饱和蒸汽;发电机组;背压;并网;管网
中图分类号:TM617文献标识码:B
1 概况
北方铜业侯马冶炼厂熔炼炉和吹炼炉的余热锅炉每小时生产的饱和蒸汽约34,t其压力为4.0MPa,除冬季采暖及职工生活洗澡用少量汽外,其余全部外排空。为了降低生产成本,循环利用能源,节约能耗,改善环境,侯马冶炼厂决定上余热发电项目。选用背压式饱和蒸汽发电机组C5DSII+G+G(德国TUTHILLENERGYSYSTEMS公司产品),装机容量2030kW,在供热能力为32.3t/h(尾气压力0.5MPa,温度152 )时,发电能力可以达到1500kW。
汽轮机级数:单机。2.2 发电机主要技术参数
额定输出2750kVA;功率因数0.8;电压6300V(!5%);频率50Hz;轴转速1500rpm;励磁电压37V;励磁电流3.1A。
3 工艺方案简介
3.1 C5DSII+G+G饱和蒸汽发电机组的特点
负荷变化范围大、应用范围广。由于采用了3组喷嘴调节阀,因而有很宽的负荷调节范围及较高的负荷效率,机组可适应15%~100%范围的负荷变化,且有较高的调节精度。特别适合侯马冶炼厂余热蒸汽负荷变化范围大的余热锅炉系统。单机从45kW至3000kW均为单级背压式机组,适合背压蒸汽需进一步利用的余热蒸汽系统。
结构简单、启停迅速。单级汽轮机结构简单,占地面积及空间小,一次性投资费用低,运行费用低。可以用最小的投入获得最大的收益。汽轮发电机组操作非常简单,从启动至发电并网成功,只需按2次按钮(并网过程为全自动,也可实现手动并网)。机组从冷态启动到并网发电成功,最多只需要10min,而短期停机后的重新启动过程可在60s内完成,启停非常方便。
良好的防水蚀特性。设计相对低转速,减少由于高转速而引起的部件冲刷;高性能材质及壳体上在首
2 C5DSII+G+G饱和蒸汽发电机组设备主要技术参数
2.1 汽轮机主要技术参数
饱和蒸汽流量:正常12~34t/h;
汽轮机入口蒸汽压力:正常4.0MPa,最高4.4MPa;
汽轮机出口蒸汽压力:正常0.5MPa,最低0.4MPa;
汽轮机入口蒸汽温度:正常250.3 ,最高254.7 ;
汽轮机出口蒸汽温度:正常151.9 ,最低151.9 ;
最大发电功率:2030kW;
收稿日期:2007 06 10
作者简介:陈辉(1969 ),男,山西运城人,本科,电气高级工程师,从事电气运行及能源管理研究工作。
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铜 业 工 程 2007 3
级、级间及出口处设有带不锈钢节流孔的排水装置;增设汽水分离器,减少蒸汽含湿度使其达到设计值。
设备体积小,基础简单,容易安装,可利用原有厂房的空间,不必另建厂房,需要加设的管线也少。3.2 C5DSII+G+G型饱和蒸汽发电机组的结构及工作原理
3.2.1 C5DSII+G+G型饱和蒸汽发电机组结构
C5DSII+G+G型饱和蒸汽发电机组包括透平机、减速机、同步发电机及监测控制系统。叶轮为单排叶片排列,由五轴数控机床加工而成;同步发电机具有自励磁、自调节(电压调节范围为!5%)、无刷结构的特点。电液控制喷嘴组阀装置通过螺栓固定在透平机外壳上。此喷嘴组阀的作用是在蒸汽量变化的前提下,提高蒸汽透平机的发电效率。透平机、同步发电机自动控制柜用于透平机、同步发电机的控制和监测。控制面盘显示设备的工作状态,该柜包括西门子S7 300PLC系统OP17荧光显示屏、Woodward505速度调节器(速度调节器是由一个32点微处理器组成,通过控制进口喷嘴组阀借以达到控制恒定速度输出的目的)、同步并网装置等。3.2.2 C5DSII+G+G型饱和蒸汽发电机组工艺简介
4.0MPa的饱和蒸汽通过主蒸汽管进入汽轮机内,释放能量,推动叶轮带动发电机发电,排出的背压蒸汽(0.5MPa)并入厂区低压蒸汽管网。少量蒸汽在能量释放过程中冷凝成水,排出汽缸后进行回收。该发电工艺技术线路设备简单,工艺成熟,在国外应用非常广泛。3.2.3 C5DSII+G+G型饱和蒸汽发电机组运行实践
机组于2005年4月14日并网发电试运行,在1年多的运行过程中,现场测量数据表明饱和蒸汽发电机组运行效果良好,允许最小蒸汽流量可以达到5t/h,最高发电功率1500kW,瞬时功率可达
1680kW(持续时间3min),发电量平均120kW∀h/t铜。蒸汽流量与发电功率关系的实测数据见表1。
表1 蒸汽流量与发电功率关系实测数据表
蒸汽量
.413.215.718.120.822.423.624.4(t/h)56810
发电量(kW)[***********][**************]8
4 经济效益分析
该发电机组总投资约800万元人民币。在目前的生产规模下(年生产电铜5万t)平均用于发电的饱和蒸汽为20t/h,发电机组年运行小时数为7680h,发电功率平均为900kW,年度发电效益见表2。
表2 年度发电效益表
蒸汽量
(t/h)年发电收入(万元)317.952
发电功率(kW)年并网费(万元)
20
年发电量(MW∀h)年度收益(万元)297.952
电价(元/kW∀h)
年检修材料备件运行费用计8万元,固定资产折旧费按35.0万元/a,年度总收益为发电万元-成本=297.952-8-35.0=254.652万元,投资回收期约2.7年。
5 结语
利用背压式饱和蒸汽发电机组替代蒸汽热力系统中的降压减压阀,改善了侯马冶炼厂蒸汽热力系统配置不合理、浪费严重的状况,提高了热能利用效率,实现节能节电,为企业创造较好的经济效益和环境效益。该方案不仅先进可靠,而且见效非常快,投资回收期短,对铜冶炼行业余热蒸汽采用减压阀降压的企业有所借鉴。
ApplicationofPowerGeneratedfromSpareHeat-SaturatedSteaminHoumaSmelter
CHENHu1i,WUXiao-jun2,LIGuang-tian2
(1.ZhongtiaoshanNon-ferrousMetalGroupLimited,Yuanqu,Shanxi043700,China;
2.NorthernCopperHoumaSmelter,Yuanqu,Shanxi043700,China)
Abstract:Saturatedsteampowergeneratingunitisusedinsteadoforiginalpressurereducingvalveoftheboilertomakefulluseof
sparesteamenergyandreduceconsumptionaswellasimproveenvironmentprotection.
Keywords:Saturatedsteam;powergeneratingunit;backpressure;combiningnetwork;pipelinepattern.