專利名稱：利用低壓飽和蒸汽的發電方法
技術領域：
本發明涉及低壓飽和蒸汽發電技術領域，適用于冶金等企業利用低壓飽和蒸汽進
行發電的方法，特別是冶金企業利用轉爐和加熱爐汽化回收蒸汽發電的方法。
背景技術：
冶金企業在消耗能源的同時，又會產生轉爐汽化回收蒸汽、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掉。 目前，對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
供生產或生活需要，其利用率非常低；另一種是將其轉換成使用方便輸送靈活的電能，主要
有以下幾種方式 1)采用帶補燃鍋爐的蒸汽動力循環余熱發電技術，如使用過熱蒸汽爐。其特點是 用燃料把飽和蒸汽在過熱蒸汽爐中加熱到比較高的參數，使其成為高品位的過熱蒸汽，再 通過常規的汽輪發電機組來發電。這種技術的缺點是(l)由于使用了過熱蒸汽爐，整個系 統比較復雜，運行維護比較麻煩；(2)污染大，額外消耗燃料，浪費資源。僅僅為了利用低品 位的飽和蒸汽資源不得不附加一套補燃鍋爐，是不經濟的。 2)直接利用轉爐汽化回收蒸汽，采用帶機內除濕再熱功能的余熱回收發電用冷凝 式汽輪機進行發電。這種技術只是單純利用轉爐汽化回收蒸汽發電，而對于壓力偏低的加 熱爐汽化回收蒸汽資源沒有加以利用，能源的梯級利用率偏低。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種利用低壓飽和蒸汽的發電方法，使不同壓力 等級的低壓飽和蒸汽均得以充分利用，具有投資小、運行成本低、日常管理簡單的特點。
為解決上述技術問題，本發明提供的利用低壓飽和蒸汽的發電方法采用主汽和補 汽兩級壓力蒸汽發動，主汽經自力式調節閥穩壓后輸入補汽凝汽式汽輪機18的高壓段6， 補汽輸入補汽凝汽式汽輪機18的低壓段8，補汽和主汽推動補汽凝汽式汽輪機18轉動，補 汽凝汽式汽輪機18帶動發電機9發電。 為了充分利用余熱蒸汽，主汽和補汽輸入補汽凝汽式汽輪機18前的壓力調節采 用前壓式壓力調節方式，所謂前壓式壓力調節方式是，當輸入補汽凝汽式汽輪機18前的蒸 汽壓力高時，開大氣閥流量，盡量讓更多的蒸汽進入補汽凝汽式汽輪機18，增加發電量；當 當輸入補汽凝汽式汽輪機18前的蒸汽壓力低時，減小氣閥流量，維持補汽凝汽式汽輪機18 的進汽壓力，減小發電量。 本發明提供的利用低壓飽和蒸汽的發電設備是主汽發生裝置1、自力式壓力調節 閥3、主汽速關閥5、補汽凝汽式汽輪機18的高壓段6由蒸汽輸送管道順序連接；補汽發生 裝置11、補汽速關閥13、補汽配汽調節閥7、補汽凝汽式汽輪機18的低壓段8由蒸汽輸送管 道順序連接；補汽凝汽式汽輪機18帶動發電機9發電。
相對背景技術來說，本發明具有如下特點 1)直接利用飽和蒸汽發電，未采用過熱蒸汽爐等補燃鍋爐進行蒸汽的過熱處理，
避免了環境污染和額外的燃料消耗，而且系統復雜性低、生產維護簡便。 2)利用壓力等級較高的轉爐汽化飽和蒸汽為主汽源，還在機組調節級后并入一定 流量的壓力等級偏低的加熱爐汽化飽和蒸汽，利用補汽凝汽式汽輪發電機組發電，從而充 分利用了企業的飽和蒸汽資源，資源的梯級利用率較高；在主汽源中斷的情況下，補汽能維 持機組運行，確保發電機組不因轉爐系統生產間斷而頻繁解列。 3)主蒸汽采用前壓式壓力調節方式。正常的發電機組采用恒功率調節，即當機前 壓力高時關小調節汽門、當機前壓力低時開大調節汽門，維持機組發電量恒定。本機組是為 了充分利用余熱蒸汽，采用了前壓調節的壓力調節方式，即當機前壓力高時開大調節汽門， 盡量讓更多的回收蒸汽進入汽輪機進行發電，增加發電量；當機前壓力低時關小調節汽門， 維持機組進汽壓力，機組的發電量減小。同時，為了解決三座轉爐同時吹氧，蒸發發生量瞬 間過高的問題，在主汽管道上設立自立式壓力調節閥，當瞬間主汽壓力超過機組進汽壓力 時，自立式調節閥自動打開，將壓力峰值的蒸汽泄入容量較大的低壓蒸汽管網，保證蒸汽不 放散。這種前壓式壓力調節方式，使蒸汽得到充分利用。 4)主汽、補汽口前增設汽水分離器，保證出汽的干度^99.5%;汽輪機通流部份各 壓力級前設置疏水槽溝，末一、二級葉片汽邊進行激光硬化處理，末三級隔板設置除濕疏水 環形槽。 5)利用凝結水泵回收凝結水并再利用，水泵電機采用變頻技術，適應了機組負荷 變化比較大的特點。
下面結合附圖對本發明進行詳細說明 圖1利用低壓飽和蒸汽的發電方法工藝流程
具體實施例方式本發明的設計思想為
l熱力系統 主汽及補汽進入汽輪機作功發電，乏汽進入凝汽器凝結，匯集到熱井中，凝結水經
過凝結水泵，通過新敷設的管道送至廠區軟水站循環利用。主汽來自轉爐汽化冷卻產生的
飽和蒸汽，設管道接入發電站，同時在該管道上安裝了一組自力式蒸汽壓力調節閥，提高并
穩定了機組的主進汽壓力。補汽來自加熱爐汽化蒸汽，設管道接入發電站。針對飽和蒸汽含
水大的缺點，還在機組進汽側增設了汽水分離裝置，以保證機組進汽干度，確保安全運行。
汽輪機凝汽器啟動時所需的補水，接自廠區軟水管網，并設管道接入發電站。 2凈循環水系統 系統采用工業凈水開路循環系統，為汽輪發電機組凝汽器、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 使用。系統中設有無閥濾器、管道過濾器及加藥系統，以保證供水質量。
3電氣設計
1)高壓系統 發電機出口設10KV電壓母線，系統為單母線接線方式，分別設發電機出口斷路器
和并網聯絡斷路器，發電機同期點設在發電機出口斷路器上。 2)低壓系統 發電機380V低壓動力兩路電源供電， 一路接自發電機10KV系統母線的低壓廠用
電變壓器，一路接自水泵房。 4、控制系統 1)汽輪機組的調節系統采用了美國WOODWARD公司生產的505數字式電液調速器
+西門子制造的液壓執行系統，可以實現蒸汽壓力前壓調節。補汽系統采用汽輪機自帶低壓
配汽調節閥，由西門子S-300控制系統系統控制補汽壓力和流量。 2)配置了本特利3500檢測系統，可以檢測機組各部振動、位移及脹差情況。 3)采用了西門子S-300控制系統，可以顯示有關運行信息，便于運行人員對發電
機組的運行情況進行監視和控制。 4)同時對泵站儀控系統進行了升級，采用了 DCS控制系統，以保證供水系統的穩定。 下面以鋼鐵企業的轉爐化冷卻系統產生的飽和蒸汽和加熱爐汽化冷卻系統產生 的蒸汽的利用為例來說明本發明。 如圖l所示，低壓飽和蒸汽發電工藝流程如下主汽來自轉爐汽化冷卻系統l產生 的飽和蒸汽，在其輸送的蒸汽管道上設置了自力式壓力調節裝置3，當主汽壓力過高時，將 部分蒸汽分流至廠區蒸汽管網2，以降低轉爐汽化飽和蒸汽的波動。經穩壓后的飽和蒸汽再 送入主汽汽水分離器4，再經過主汽速關閥5進入汽輪機高壓段6 ;補汽來自加熱爐汽化冷 卻系統11，其經專用管道送入補汽汽水分離器12，再經過補汽速關閥13和低壓配汽調節閥 7，由汽輪機的補汽口送入汽輪機低壓段8，蒸汽在汽輪機內進行能量轉換，汽輪機拖動發電 機9進行發電；做功后的乏汽進入凝汽器17，凝結水則通過變頻凝結水泵16送入集中軟水 站15，再經水泵加壓后送入廠區軟水管網IO后，供轉爐汽化冷卻系統)和加熱爐汽化冷卻 系統11循環利用。來自轉爐汽化冷卻系統1產生的飽和主蒸汽和來自加熱爐汽化冷卻系統 11的補汽分別從不同部位進入汽輪機。為了充分利用余熱蒸汽，本發明采用了前壓調節的 壓力調節方式，即當機前壓力高時開大調節汽門，盡量讓更多的回收蒸汽進入汽輪機進行 發電，增加發電量；當機前壓力低時關小調節汽門，維持機組進汽壓力，機組的發電量減小。
系統采用工業凈水閉路循環系統，為汽輪發電機組凝汽器、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 環使用。系統中設有無閥濾器、管道過濾器及加藥系統，以保證供水質量。
發電機出口設10KV電壓母線，系統為單母線接線方式，分別設發電機出口斷路器 和并網聯絡斷路器，發電機同期點設在發電機出口斷路器上。發電機組并網點設在變電所， 采用電纜線路。發電機380V低壓動力采用兩路電源供電。 汽輪機組的調節系統采用了美國WOODWARD公司生產的505數字式電液調速器+ 西門子制造的液壓執行系統，補汽系統采用汽輪機自帶低壓配汽調節閥，由西門子S-300 控制系統系統控制補汽壓力和流量。采用本特利3500檢測系統。
本發明的主要發電設備如下
1)熱力系統設備主要包括補汽凝汽式汽輪發電機、冷凝器、集中油站、凝結水泵、 射水泵、汽水分離裝置、自力式蒸汽壓力調節裝置及閥門等； 2)凈循環水系統設備主要包括冷卻塔、水池、供水泵組、無閥濾器、管道過濾器、加 藥設備及閥門等； 3)高低壓電氣系統設備主要包括高低壓配電柜、勵磁裝置、發電機保護裝置等； 4)控制系統設備主要包括汽輪機組調節系統裝置、機組振動檢測裝置、PLC控制 系統及一次測量裝置。 補汽凝汽式汽輪機組由杭州中能汽輪動力有限公司生產，額定功率9000kw/h。該 汽輪機組以一鋼軋三座轉爐汽化冷卻系統產生的約45 55t/h、壓力2. OMpa的蒸汽作為主 汽源，同時在機組調節級后并入10t/h、壓力0. 8Mpa的加熱爐汽化蒸汽作為補汽。 補汽凝汽式汽輪機組有A、 B、 C三個進汽點，其主要參數為 A點.正常點 進汽壓力2. 0 (范圍1. 9 - 排汽壓力0. 007Mpa(A) 補汽壓力:0. 65 (范圍0. 6 補汽流量10t/h 循環水量4000t/h 發電功率9015kw B點.最大點 進汽壓力:2. 0 (范圍1. 9 - 排汽壓力0. 007Mpa(A) 補汽壓力:0. 65 (范圍0. 6 最大補汽流量15t/h 循環水量4900t/h 發電功率11550kw C點.最小點 進汽壓力2. 0 (范圍1. 9 - 排汽壓力0. 007Mpa(A) 補汽壓力0. 65 (范圍0. 6 補汽流量10t/h 循環水量750t/h 發電功率 200kw 發電機組主要參數 額定功率12MW 額定電壓IO. 5KV 額定轉速3000r/min 頻率50Hz。
2. 2)Mpa(A)進汽溫度飽和溫度
進汽流量45t/h -0. 8)Mpa(A)補汽溫度飽和溫度 循環水溫度25°C (最大34t:)
2. 2)Mpa(A)進汽溫度飽和溫度 最大進汽流量55t/h -0. 8)Mpa(A)補汽溫度飽和溫度 循環水溫度25°C (最大34t:)
2. 2)Mpa(A)進汽溫度飽和溫度
進汽流量Ot/h -0. 8)Mpa(A)補汽溫度飽和溫度 循環水溫度25°C (最大34t:)
權利要求
一種利用低壓飽和蒸汽的發電方法，其特征在于，采用主汽和補汽兩級壓力蒸汽發動，主汽經自力式調節閥穩壓后輸入補汽凝汽式汽輪機(18)的高壓段(6)，補汽輸入補汽凝汽式汽輪機(18)的低壓段(8)，補汽和主汽推動補汽凝汽式汽輪機(18)轉動，補汽凝汽式汽輪機(18)帶動發電機(9)發電。
2. 如權利要求1所述的利用低壓飽和蒸汽的發電方法，其特征在于，主汽和補汽在輸入補汽凝汽式汽輪機(18)前先經過汽水分離器進行汽水分離，提高蒸汽的干度至99.5%以上。
3. 如權利要求1所述的利用低壓飽和蒸汽的發電方法，其特征在于，主汽和補汽輸入補汽凝汽式汽輪機(18)前的壓力調節采用前壓式壓力調節方式，所述前壓式壓力調節方式是，當輸入補汽凝汽式汽輪機(18)前的蒸汽壓力高時，開大氣閥流量，盡量讓更多的蒸汽進入補汽凝汽式汽輪機(18)，增加發電量；當輸入補汽凝汽式汽輪機(18)前的蒸汽壓力低時，減小氣閥流量，維持補汽凝汽式汽輪機(18)的進汽壓力，減小發電量。
4. 如權利要求1所述的利用低壓飽和蒸汽的發電方法，其特征在于，在所述的補汽凝汽式汽輪機(18)的通流部分各壓力級設置輸水槽，末一、二級葉片汽邊進行激光硬化處理，末三級隔離板設置除濕疏水環形槽。
5. 如權利要求1所述的利用低壓飽和蒸汽的發電方法，其特征在于，主汽和補汽在補汽凝汽式汽輪機(18)做功后的乏汽進入凝汽器(17)，凝結水通過變頻凝水泵(16)送入集中軟水站(15)。
6. 如權利要求5所述的利用低壓飽和蒸汽的發電方法，其特征在于，采用工業凈水閉路循環系統凝汽器(17)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使用。
7. 如權利要求1所述的利用低壓飽和蒸汽的發電方法，其特征在于，補汽凝汽式汽輪機(18)的調節系統采用了美國WOODWARD公司生產的505數字式電液調速器和西門子制造的液壓執行系統。
全文摘要
本發明公開了一種利用低壓飽和蒸汽的發電方法，采用主汽和補汽兩級壓力蒸汽發動，主汽經自力式調節閥穩壓后輸入補汽凝汽式汽輪機的高壓段，補汽輸入補汽凝汽式汽輪機的低壓段，補汽和主汽推動補汽凝汽式汽輪機轉動，補汽凝汽式汽輪機帶動發電機發電。本發明具有如下特點1、直接利用飽和蒸汽發電，未采用過熱蒸汽爐等補燃鍋爐進行蒸汽的過熱處理，避免了環境污染和額外的燃料消耗，而且系統復雜性低、生產維護簡便。2、利用壓力等級較高的轉爐汽化飽和蒸汽為主汽源，還在機組調節級后并入一定流量的壓力等級偏低的加熱爐汽化飽和蒸汽，利用補汽凝汽式汽輪發電機組發電，從而充分利用了企業的飽和蒸汽資源，資源的梯級利用率較高。
文檔編號F01K11/02GK101761364SQ20091025148
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月22日 優先權日2009年12月22日
發明者丁毅, 何世文, 史德明, 徐玉林, 李愛群, 田俊, 陳道海 申請人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司