工业汽轮机应用经济性分析(2010-02-04 13:38:25)分类：汽轮机分类、应用标签：汽轮机经济性一、利用小型背压式工业汽轮取代电动机驱动给水泵热电联产就是在能源利用中，将一定品位的热量转换成高品位、高价值的电能，再将发电后的余热来满足低品位能源的需求，实现能源梯级利用。

热电厂在大气式除氧器系统中，通常是将相对高品位的蒸汽（0.4～1.0 Mpa）或供热蒸汽经阀门节流降压（0.02～0.15 Mpa）后通往除氧器，在此过程中0.4 Mpa以上的蒸汽压差被白白浪费。

a、提高了整个机组的热效率:工业汽轮机进汽来自汽轮机的抽汽，做功后其排汽进入除氧器，蒸汽实现了梯级利用。

对比大型电动机，可以降低厂用电，降低发电成本，提高经济效益。

b、实现无级调速:根据锅炉负荷采用变速调节给水泵的出水流量与压力，改变了原电动机驱动给水泵，转速调节给水流量节流调节方式，提高经济性，增加水泵运行效率，可靠性提高。

消除了阀门因长期动作而造成磨损，简化了给水调节系统，操作方便。

c、机组运行可靠性提高:可以防止因厂用电中断而给锅炉运行带来危险，利用锅炉余汽亦可正常运行。

从而避免锅炉缺水造成危险。

工业汽轮机驱动给水泵的经济分析（汽耗为18㎏/KWh型汽轮机）例、汽耗为18kg/kwh型汽轮机。

S系列700KW的汽轮机为例。

〔实例〕吴江盛泽热电厂对外供热量达到500 t/h，有6炉7机。

其中5台背压机，2台抽凝机。

除了少量凝结水回收外，大部分锅炉给水要靠除盐水补充，将补充水加热到除氧器要求的水温，需要大量的低压蒸汽，约为供热汽量的10％。

通过2台抽凝机只有少量低压蒸汽，背压机本身没有低压蒸汽，只有将供热蒸汽节流，降压后再加热补水。

供热蒸汽节流后降压供汽，节流损失会很大，高品质能源利用很不充分、不经济，现改为汽动给水泵，乏汽加热除盐水。

理论计算：供热蒸汽带动给水泵作功后，蒸汽焓值下降，加热同样多的补给水到相同温度，需要更多蒸汽量。

除氧器多耗蒸汽量约为原来蒸汽量的7.03％。

汽动给水泵进汽量约为11t，所以多耗蒸汽量0.773t/h，多耗蒸汽量需要标煤81.38㎏/h（取锅炉效率0.85）。

用11t供热蒸汽带动给水泵，每小时省下了600KWh的电量，按发电标煤耗360g/KW，则少消耗标煤215㎏/h，每年增加上网电477万KWh，每年可节约标煤1069t（按每年工作8000h，每吨标煤按600元/吨,电价按0.45元/度计算）。

每年多耗煤:1069×600=641400元每年可节约电量:600×8000×0.45=2160000元每年可产生直接经济效益:2160000-641400=1518600元=151.86万元二、化肥、化工行业工业汽轮机驱动造气鼓风机电动机双轴联动联产现在化肥、化工生产工序中为了满足生产，需要大量不同压力等级的工业蒸汽。

而通常采用阀门减温减压器来实现，其伴随者蒸汽巨大熵增损失增加了高品位能源的浪费。

在化肥厂生产工序造气生产中需要大量的0.08MPa、180℃的蒸汽，而通常采用0.4—0.6 MPa、270℃的减温减压来加热明显存在节流损失。

如能将其利用用0.4—0.6 MPa、270℃蒸汽带动工业汽轮机驱动造气鼓风机电动机引风机等动力设备做功，将产生良好的节能效果以及经济效益。

据测算一个20万吨氮肥厂的造气工序使用0.15MPa左右的蒸汽约22T/H。

而这部分蒸汽若从0.5MPa通过阀门降至0.15MPa将损失1000KW左右的有效能量，若将其利用每天可节电2.0万度左右。

为了确保原生产工艺流程的安全性，我们建议客户原有的电动机保留可将电动机或引风机改成双轴联接，即电动机、负载、汽轮机并排联接或电动机、汽轮机、负载联接发辉汽轮机最大做功能力，保证系统安全有效运行。

双轴联动联产工业汽轮机的运行特点：电动机、汽轮机、负载联接。

汽轮机开机以后拖动电动机、负载一起同方向运转达到电动机的额定转数后，电动机空转负载由汽轮机拖动，此时电动机可以送电进行空负荷运转。

当负载负荷过大汽轮机蒸汽量不足时，电动机电流值增加功率加大维持额定转速。

当负载负荷减少汽轮机蒸汽量很足时，电动机功率减为负值转而发电给电网供电。

汽轮机一直处于满负荷额定转速工作，汽轮机工作转速取决于电动机电网给定的电动机额定转速，转速变化率为±2r/min。

保证了生产工序安全有效的运行。

例：在造气工序使用0.08 MPa过热蒸汽30T\H，利用热电厂提供的0.5 MPa的过热蒸汽给汽轮机做功，排汽0.08MPa直接进入蒸汽缓冲器用于造气。

现将对两台造气风机系统进行改造，将电动机改为双向联接及汽轮机、电动机、造气风机。

整个改造过程新增加了两台500KW的汽轮机部分管路和少量阀门。

改造后：日节约电量：2.2万度年节约电费：290.4万元（0.4元/度330天计算）改造全部投资：约80万元投资回收期约为三个月左右。

三、小型汽轮机在循环水泵与热网供热水泵中的应用热电厂，由于国产大流量低扬程循环水泵一般设计转速1450～1480r/min左右，一般小型汽轮机转速高达3000～6000r/min，不能适应工作要求，需加变速箱才能达到工作要求，相应的增加了运行成本。

现今我公司进行了技术改进的小型汽轮机克服了低转速不能运行的误区，设计1000～1600r/min可调节式的低转速汽轮机，减去变速箱，简化了系统，运行安全可靠。

承德热力集团热电厂，原蒸汽供热网的供水水泵系统现状：蒸汽供热网的供热面积达数十万平方米，运行：数十吨的1Mpa的蒸汽经阀门节流减压至0.2Mpa，再通往汽水换热器加热外网水至110℃，该110℃的外网水利用供热泵加压输送外网，供热水泵的参数为: ⑴扬程H=62米水柱⑵流量Q=450m3/h ⑶功率N=115kw ⑷总台数6台，正常运转为4台。

由于在汽水换热器的用汽方面有较大的节流损失(高达0.8Mpa),故如能将该压差利用起来,用汽轮机拖动循环水泵,则可以在保证汽水换热器用汽不变的前提下,节省460KW电能.现改为一台1500r/min的B0.5-0.88/0.15型汽轮机与一台KQSN400-M9型双吸离水泵直连用于取代原6台电动水泵中的4台,汽轮机的排汽再通往汽水换热器用于加热.在此过程中,利用了原先被浪费的压差,从而节省了4台电动水泵的460KW电能.KQSN400-M9型水泵流量1500-1800t/h水泵扬程55-65米水柱水泵转速1480转水泵所需轴功率460KW汽轮机额定功率500KW进汽量为9t/m转速1000-1500r/min可调自投入运行以来,取得了满意的效果,1个采暖期(约5个月)共节约电能160多万度,节约成本70多万元,技改总投资不到70万元,当年就可回收投资.该项目获得河北省科技进步二等奖。

四、小型汽轮机在并网与独立发电中的应用：热用户为了满足生产需求,不同企业普遍存在供热管网压力高,而各热用户因工艺生产的需要,被迫采用减压降温和企业自建低压工业锅炉(一般0.8-1.6Mpa)减温降压经用户分汽缸或是汽箱再配给不同工艺用汽,显然造成了饱和蒸汽或过热蒸汽的浪费.改用工业小汽轮机作功为动力的小型热电联产发电机组取代了过去用户的减温减压器.排汽供企业的用热设备(排汽可根据用户的用热设备而定).改进前后对用户生产工艺不受任何影响,且该装置在孤立运行或并网运行情况下都可以自由调节负荷,保证下一道工序的正常运行.从经济效益上讲,淮安井神盐业热电厂使用该工艺仅仅是将明显节流浪费的能量加以利用做功发电,供企业自用.现以进汽压力为0.9MPa,温度300℃经T系列汽轮机作功后降到压力为0.3MP温度为210℃,供下一道工艺加热水温使用,流量为30T/A时,机组功率达1000KW为例因汽轮机作功消耗一定量的蒸汽,要满足后一道工序的出水温度需新增加蒸汽1.5吨,按100元/吨成本计算,该工艺与原工艺相比,按全年7800小时计算则动力成本为:1.5×100元/吨×7800h/年=117万元/年发电量: 7800h/年×1000KWh=780万KWh/年年收入: 780万KWh/年×0.36年/度=280.8万元/年成本综合(设备维护,人员,设备折旧)20万元，利润:143.8万元/年。

回收期:约为1年(汽轮机,安装,管线,发电机等)五、凝汽式小型汽轮机在凝汽状态下运行凝汽式工业汽轮机是在用户要求下进行技术改进生产的一种机型,它在改善热电厂厂用率降低,增加上网电量起到良好的效果,实现了汽耗小\功率大,转速低可在1500—3300之间随意调节,广泛用于拖动耗电量大的循环水泵与凝结泵与高参数的给水泵之中. ,使得锅炉\抽汽式机组长期运行在其相对机组效率低且不安全的状态,严重制约了系统的热效率.如何扩大抽汽量使抽汽机组在经济状况下运行。

在此基础上,改装了两台凝汽式小型汽轮机,进汽0.9Mpa, 温度300℃, 排汽0.005Mpa, 功率1000KW, 汽耗为11t/h的机组,分别拖动一台给水泵和一台循环水泵.考虑到由于该装置多使用了11t/h蒸汽量,背压式机组的排汽量达到平衡,基本满负荷运行.提高背压式热电机组的内效率,增加了上网发电,热电联产热电比相对平衡,热电厂的综合发电率有了较好的改善,每小时多增加3000KW的上网电量.自该装置改造以来,使厂用电率下降6％,增加上网电量.每小时多增加3000KWt/h 全年以7800小时计算,则增加上网电量3000KW×7800t=2340万KW取得了良好的经济效益。

凝汽式汽轮机在运行中又是良好的低压加热器，真空除氧效果极佳，对提高循环利用热源，充分体现了梯级利用能源的优越性。

六、工业汽轮机在拖动风机、压缩机等拖动机械中的应用风机往往也是能耗大的用电设备，且调速要靠变频器来调整，投资较大，同时风门的开关使电机电流会产生较大波动，现改用小型汽轮机拖动风机、压缩机，可使运行相对稳定。

我们采用了大范围的转速、负荷闭环控制，能快速灵敏的控制汽轮机转速，方便的与计算机（DCS）并列连接，实时检测控制。

从而保证了生产的安全性。

工业汽轮机经过改造，可以直接拖动风机，不需配备专门的变速箱，使设备简化。

工业汽轮机在拖动压缩机中，可以根据用户所需压缩空气的不同压力参数控制转速，而采用电机拖动，则需阀门减压，分汽缸送到生产中应用，或者切断进汽、排汽旁通放空等方式。

但汽轮机则可以随意改变转速，根据工况要求来调整。

能够充分利用能源等优点。

特别是冷热电联产与化工生产中起到节能增效的作用，经济效益明显。

七、工业汽轮机在代替低压加热器、高压除氧器和滑压除氧器中的作用。

在热电联产高参数电厂中，采用高压除氧器，目的可以减少高压加热器数目。