更新时间:2023-02-11 08:36
背压机组是以热负荷来调整发电负荷的发电机组,也就是说发电量跟着外界供蒸汽的多少来变化的,汽轮机进多少汽机组排多少汽。所以背压汽轮机的经济性较好,而抽汽汽轮机可以纯发电也可以通过抽气向外界供热,它的电热相互调整性比较好,一般热电单位都装有两台汽轮机,单位可以根据外界负荷的变化作出相应的调整,保证机组经济运行。
背压机组是热电联合生产(热电联产)运行的机组,热电联产使能源得到合理利用,是节约能源的一项重要措施。在众多的汽轮发电机组中,背压机由于消除了凝汽器的冷源损失,在热力循环效率方面是最高的,从而降低了发电煤耗、节约能源,故而得以广泛应用。
然而,背压机亦有下述缺点:它对负荷变化的适应性差,机组发电量受制于热负荷变化。当低热负荷时,汽轮机效率下降,从而使经济效益降低。
背压机组初参数的确定
从热力学理论上讲,初参数越高,热电站的循环效率也越高。但对具体某一工程来说,并不是初参数越高越好,要看汽机的容量大小,锅炉效率的高低,汽轮机的内效率及电站初投资,运行维护要求等多种因素比较,选择合理的初参数。
对于背压汽轮机来说,当背压和流量确定后,其作功能力取决于汽轮机的内效率和进汽参数。进汽参数越高,如初压和初温越高,蒸汽的绝热焓降Δi越大,其作功能越大,汽耗率d越小,经济效益也越高。
对于背压机的内效率而言,在容积流量相对较小的情况下初压的提高是不利的,因为增大了叶片高度和部分进汽损失。初温的提高;增大了叶片高度,提高内效率。流量的增大对内效率的提高亦是有益的。
综上所述,当汽轮机的流量(较大时)和背压确定之后,要提高出力,又要使汽轮机的内效率不致下降,这就需要在提高初压的同时提高初温。
对于化工、造纸等中型企业的自备热电站而言,究竟提高多少为最佳进汽参数,应经过综合技术经济比较而定。
关于供热机组的选择,要贯彻以热定电的原则,要视企业的工艺用热情况而定。企业是用一种参数的蒸汽,还是两种参数的蒸汽;是常年供热,还是间断供热;冬、夏用汽量的大小及参数有何不同;是用热为主,还是热电并重,热负荷是否稳定等。
例如,化肥厂需1.5-1.7MPa和0.25MPa的蒸汽;造纸、制糖厂需0.3-1.3MPa蒸汽;制碱厂需1.3MPa和0.5MPa的蒸汽;化纤厂需3.9-4.1MPa和0.5MPa蒸汽等,对于北方和南方的企业还有采暖用汽与否的区别,故尔北方企业冬夏用汽量的差别甚大,也影响了机组的选型。
在我国的中型化工、造纸企业中,企业用汽有下述问题:
一是用汽的参数一般有二种,且冬、夏低压蒸汽的用量差别很大。
二是一些用热设备瞬间用汽造成很大的波动性,给汽轮机的安全、经济运行带来诸多不利。
因此,在上述企业采用背压式汽轮机供热或利用高位蒸汽的裕压发电时,为确保背压机组的安全经济运行,除了认真准确地确定背压机的进汽量,初参数,保证背压机在额定工况下运行外,在热力系统设计时,还必须考虑以下三个因素:
①在背压机组检修时,能保证企业不允许间断的用汽设备的供热。
③根据负荷及参数,采用背压机组和适当抽汽机组并列运行的方案;如果条件允许,亦可采用和适当抽背压机组并列运行的方案。
对于机组的选型,比较统一的看法是:
对于常年用热在6000小时或以上,且只有一种参数的稳定的热用户,选用背压式机组是最理想的。因此,它广泛用于化工、造纸等企业中作为带基本热负荷的机组或作为工业裕压发电的机组。
对于需要二种蒸汽参数,且常年较稳定的热用户,以选抽汽背压式机组为宜;对既用热又用电,且热负荷变化较频繁的热用户,则选用抽汽冷凝式机组较为合适。
当然,以上只是一般的原则,选用何种机组还要根据准确的热负荷及参数,经过详细的技术经济比较而定。
以具有代表性的35t/h锅炉,三种蒸汽参数即:3.9MPa/450℃,5.2MPa/485℃和6.4MPa/500℃为例,通过技术经济比较认为:配35t/h锅炉的热电站其蒸汽参数以5.2MPa/485℃为佳,可从以下四点说明:
①就发电效率而言,一台35t/h锅炉压力从3.9MPa提高到5.2MPa可多发电645kW;再从5.2MPa提高到6.4MPa多发电仅为239kW。
从节煤方面看,压力由3.9MPa提高到5.2MPa每年可多节煤1181.8t;从5.2MPa提高到6.4MPa每年可多节煤仅421.6t。
从发电煤耗上说,3.9MPa时发电煤耗为172.6克/度,5.2MPa时发电煤耗为170克/度,6.4MPa时亦为170克/度。
由以上数据可见:由3.9MPa提高到5.2MPa时,经济效果是显著的,若继续提高,效益则显然减少,汽轮机的内效率也明显降低。初压力以5.2MPa最为合适。
②从机组使用的材料来看,5.2MPa/485℃的初参数也是经济的。因为上述参数机炉使用的材料仍采用中压参数的材料,仅过热器材料提高了等级。而6.4MPa/500℃时,汽轮机则要跳级使用耐高温,高强度的材料,材料消耗增加且工艺性变差,机炉成本增大。可见从机炉材料的角度看,5.2MPa/485℃的初参数亦是经济的。
③蒸汽参数超过5.2MPa,485℃次高压这一档,使各自热电站的安全性下降;而5.2MPa,485℃的参数经运行考验证明是完全可靠的。
④根据几个电力设计院的核算资料,次高压在整个电站的投资比中压参数的电站仅增加5%-7%,但电增加25%-30%,投资回收年限缩短半年,从节能及投资的角度上看5.2MPa/485℃的初参数也是最合适的。
综上所述,对于中小型背压机组的热电站,蒸汽初参数不应低于3.9MPa,450℃,最好是5.2MPa,485℃,功率不应低于3000kW;对于用汽量在100t/h以上的热电站,以选6000kW至12000kW的供热式汽轮机组为宜,如热负荷稳定,以首选背压式汽轮机为宜。