項目概況

廠區(qū)現(xiàn)有2臺余熱鍋爐：回轉(zhuǎn)窯焚燒裝置余熱鍋爐產(chǎn)汽（0.6MPa，飽和蒸汽，4t/h）用于廠內(nèi)自用；液廢焚燒裝置余熱鍋爐產(chǎn)汽（1.6MPa，260℃過熱蒸汽，21t/h），一部分用于廠內(nèi)自用，剩余部分用于發(fā)電。

本項目方案利用液廢焚燒裝置余熱鍋爐產(chǎn)汽發(fā)電，21t/h（因負荷波動，實際15~23t/h）全部用于發(fā)電，并抽出5~10t/h（含回轉(zhuǎn)窯焚燒裝置余熱鍋爐產(chǎn)汽4t/h）蒸汽用于廠內(nèi)自用，抽氣表壓0.6MPa。剩余蒸汽進行冷凝回收，凝結(jié)水循環(huán)利用。

項目名稱：螺桿動力機蒸汽利用發(fā)電項目；

項目建設地點及用戶：發(fā)電機組設置在業(yè)主廠區(qū)內(nèi)，靠近蒸汽汽源附近；

設備供應單位：上海信然壓縮機優(yōu)先公司。

項目設計條件

熱源條件

根據(jù)用戶提供的信息，發(fā)電用蒸汽為液廢焚燒裝置余熱鍋爐產(chǎn)汽，蒸汽壓力1.6MPa.g，260℃，蒸汽量21t/h（因負荷波動，實際15~23t/h）；生產(chǎn)用汽壓力1.6MPa.g，生產(chǎn)用汽量5~10 t/h，利用回轉(zhuǎn)窯焚燒裝置余熱鍋爐產(chǎn)汽4t/h，剩余部分采用螺桿機中間抽汽。設計配套兩級螺桿動力機發(fā)電機組對余熱蒸汽進行回收利用，一級機組排汽滿足生產(chǎn)用汽參數(shù)的要求，直接抽汽用于生產(chǎn)；剩余蒸汽進入二級凝汽機組繼續(xù)發(fā)電后進行冷凝回收再利用，以實現(xiàn)節(jié)約水資源的目的。

電源條件

低壓電源：為螺桿動力機發(fā)電機組及輔助設備自用電。交流電源 AC380V，3相，50Hz；由附近低壓變電站提供。

并網(wǎng)電源：本項目機組裝機功率：1300kW；發(fā)電電壓：10kV（功率較大，建議采用高壓電機）。用戶需在項目現(xiàn)場設置并網(wǎng)聯(lián)絡柜或并網(wǎng)接點，通常位于機組附近變電所內(nèi)。

水源條件

機組潤滑油冷卻采用工業(yè)循環(huán)冷卻水。

機械密封系統(tǒng)冷卻采用循環(huán)軟化水。如現(xiàn)場無軟化水源，螺桿動力機發(fā)電型機組需設計獨立循環(huán)的冷卻水系統(tǒng)用于機械密封冷卻，自冷水箱內(nèi)先充裝一定量的軟化水，用于螺桿動力機的機封冷卻自循環(huán)。同時用戶提供工業(yè)水作為外循環(huán)冷卻水，為自冷水系統(tǒng)內(nèi)的軟化水提供冷卻。

場地條件

方案主要包含螺桿動力機發(fā)電機組、調(diào)速控制系統(tǒng)、發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，冷凝系統(tǒng)等幾大主要設備，通常采用集中布置方式，用戶需提供一定的安裝場地。

（1）設備間有必要的防雨設施。

（2）機組調(diào)速控制柜設置在機組附近控制室內(nèi)，便于機組控制操作。

項目技術方案

基本參數(shù)

設計汽源蒸汽直接進入一級螺桿動力機內(nèi)膨脹做功發(fā)電，發(fā)電后蒸汽部分用于用戶生產(chǎn)，剩余蒸汽進入二級凝汽式螺桿動力機發(fā)電機組繼續(xù)利用，機組發(fā)電后排汽進入冷凝設備進行冷凝回收。

4.2 設計工藝流程

根據(jù)信然螺桿動力機發(fā)電型機組選型設計，正常運行時設計蒸汽直接進入一級螺桿動力機膨脹做功，部分蒸汽用于生產(chǎn)，剩余蒸汽進汽二級凝汽式螺桿動力機繼續(xù)利用，最終排汽進入進行冷凝回收再利用，機組具體選型及工藝流程如下：

（1）設計蒸汽直接進入一級背壓螺桿動力機膨脹做功；

（2）機組開機準備工作完成并檢驗合格后，直接開啟進汽調(diào)節(jié)閥啟動螺桿動力機發(fā)電機組，伴隨調(diào)節(jié)閥不斷開啟，發(fā)電機組轉(zhuǎn)速提升達到設計轉(zhuǎn)速后機組并網(wǎng)發(fā)電；繼續(xù)開啟進汽調(diào)節(jié)閥，發(fā)電量逐漸提升，直至閥門全部開啟，設備達到額定負荷（通常為機組設計參數(shù)，進汽閥門開度接近或已達到100%），機組保持衡恒功率運行。開機階段旁路減壓調(diào)節(jié)閥保持開啟，蒸汽主要通過旁路減壓，確保生產(chǎn)用汽不受影響。

注：此圖只表示相關系統(tǒng)原理圖，不作為供貨范圍用圖。

4.3 潤滑油系統(tǒng)

信然螺桿動力機的潤滑油系統(tǒng)采用循環(huán)潤滑方式，配套集成潤滑油站。

油泵選用三螺桿泵，運轉(zhuǎn)時噪音小、流量穩(wěn)定，可在長時期內(nèi)進行高速運轉(zhuǎn)。精油濾油器采用雙筒濾油器，可在不停機的情況下切換清洗吸油濾油器，保證油循環(huán)不受影響。

潤滑油選用N46透平油，在較高的工作溫度下具有良好的抗乳化抗氧化性，潤滑油壓控制在0.1~0.3MPa。因潤滑油長期循環(huán)使用后會導致品質(zhì)下降，為保證動力機潤滑系統(tǒng)良

好的潤滑效果，對潤滑油需定期更換，動力機設計潤滑油使用期限為1年。

4.4 冷卻水系統(tǒng)

用戶負責將滿足冷卻水水質(zhì)要求的水源送至發(fā)電機組附近。

4.4.1機組機械密封冷卻系統(tǒng)

業(yè)主直接提供軟化水，用于機組機械密封冷卻。如現(xiàn)場無軟化水源，螺桿動力機發(fā)電型機組需設計獨立循環(huán)的冷卻水系統(tǒng)用于機械密封冷卻，自冷水箱內(nèi)先充裝一定量的軟化水，用于螺桿動力機的機封冷卻自循環(huán)。同時用戶提供工業(yè)水作為外循環(huán)冷卻水，為自冷水系統(tǒng)內(nèi)的軟化水提供冷卻。

（參數(shù)要求見4.6公用介質(zhì)參數(shù)）

4.4.2潤滑油冷卻

采用循環(huán)工業(yè)冷卻水為機組配套潤滑油系統(tǒng)提供冷卻，由用戶負責提供。（參數(shù)要求見4.6 公用介質(zhì)參數(shù)）

4.4.3工業(yè)循環(huán)水質(zhì)要求

根據(jù)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》（GB 50050-2007），冷卻水水質(zhì)需滿足如下：

4.5 排汽冷凝回收系統(tǒng)

4.5.1凝汽系統(tǒng)設計參數(shù)要求：

4.5.2冷凝設備配套明細及參數(shù)：

乏汽冷凝方案設計配套空冷式冷凝器。系統(tǒng)配套設備參數(shù)：

4.6設備公用介質(zhì)參數(shù)及用量

為保證機組安全穩(wěn)定運行，還需提供維持機組運行的輔助工程介質(zhì)，要求參數(shù)如下：

電氣及熱工控制系統(tǒng)

控制流程

PLC控制系統(tǒng)程序流程圖

先對螺桿動力機進行暖機，暖機結(jié)束后，開機組進汽閥，逐步提升機組轉(zhuǎn)速，穩(wěn)定后進行機組并網(wǎng)操作（自動并網(wǎng)）；并網(wǎng)后，繼續(xù)增加機組進汽閥門開度，提升機組發(fā)電功了，直至發(fā)電機達到額定工作狀態(tài)。閥門按設定功率自動調(diào)節(jié)，保持設備穩(wěn)定運行。

當機組故障停機或者因生產(chǎn)需要停車時，機組進汽閥門關閉，汽源通過旁通管路進入業(yè)主原蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)，以確保工藝生產(chǎn)正常運行。

電氣設計

信然螺桿動力機發(fā)電型機組輔助用電設備的電壓等級均為380V，設備用電380V動力電源從附近低壓配電室引入。

動力電纜選用標準電纜，控制電纜選用標準控制電纜，對需通過高溫區(qū)的部分，選用耐高溫電纜，滿足電力標準要求。結(jié)合用戶現(xiàn)場接線條件進行設計。通常主通道建議采用電纜橋架敷設，局部采用穿鋼管埋地敷設。

設備發(fā)電電壓為10kV，頻率50Hz，就近并入企業(yè)自用電網(wǎng)。業(yè)主負責提供并網(wǎng)接口。

5.5照明及檢修電源

照明均采用220V電壓等級的光源，應急照明采用應急照明燈，按有關規(guī)范的要求適當設置。檢修電源采用單電源分組支線的供電方式，電源均引自低壓配電室。

5.6 發(fā)電部分設計

動力機發(fā)出的電并入廠區(qū)內(nèi)的10kV自用電網(wǎng)，由廠內(nèi)用電設備消耗。并網(wǎng)控制系統(tǒng)應用進口數(shù)字式AVR進行發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)和功率因數(shù)調(diào)節(jié)，應用自動同步器進行發(fā)電機的自動同步。當動力機出現(xiàn)發(fā)電功率過高或其他故障時，發(fā)電機會與電網(wǎng)自動解列。因發(fā)電機功率很小，其并網(wǎng)和解列對整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性不會造成影響，因此，不會影響企業(yè)用電設備的穩(wěn)定運行。

5.6.1同步發(fā)電機工作原理

1) 機組起動以后，依靠自動電壓調(diào)節(jié)器提供的勵磁直流電流，調(diào)節(jié)勵磁機定子的磁場強度，從而調(diào)節(jié)交流勵磁機電樞電流，該交流電流經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器整流后送入主機磁場，使主發(fā)電機建立電壓，在轉(zhuǎn)速接近額定值時，自動電壓調(diào)節(jié)器使發(fā)電機電壓迅速上升，匹配至電網(wǎng)電壓值。

2) 發(fā)電機并網(wǎng)后，根據(jù)電網(wǎng)波動的情況，自動調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁，保證發(fā)電機電壓穩(wěn)定。

5.6.2發(fā)電機主要保護

發(fā)電機主要保護有：過負荷保護、過流保護、速斷保護、過電壓保護、并網(wǎng)后欠電壓保護、并網(wǎng)后高頻保護、并網(wǎng)后低頻保護、逆功率保護、繞組溫度及軸承溫度保護。

5.6.3發(fā)電機控制

5.6.3.1并網(wǎng)柜主要作用

控制發(fā)電機的自動準同期并網(wǎng)；對發(fā)電機的運行起到保護作用；

根據(jù)電網(wǎng)的情況，自動調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流；

5.6.3.2并網(wǎng)及并聯(lián)的條件

待并發(fā)電機電壓與電網(wǎng)電壓大小相等；待并發(fā)電機電壓相位相同與電網(wǎng)電壓相位相同；

待并發(fā)電機電壓頻率與電網(wǎng)電壓頻率相同；待并發(fā)電機的相序與電網(wǎng)的相序相同。

發(fā)電機實際并列時，除了相序必須一致外，其它條件允許有一定的偏差，如△U不超過10%，相位差不超過10%，頻率偏差不超過0.2%~0.5%（0.1~0.25Hz)。

不滿足任一條件的并列稱為非同期并列，將對電機產(chǎn)生嚴重的危害。

5.6.3.3低壓發(fā)電機一次系統(tǒng)示意圖

項目結(jié)論

隨著經(jīng)濟發(fā)展水平和人們認識的不斷提高，人們對于環(huán)境保護和資源綜合利用的認識不斷提高，環(huán)保問題、能源問題和可持續(xù)發(fā)展問題日益成為制約社會和經(jīng)濟發(fā)展的最重要的因素之一。

由于信然螺桿動力機發(fā)電型機組的整個熱力系統(tǒng)簡單，整個現(xiàn)場工程量少，設備占地面積小。同時保留原有蒸汽管路，以便在動力機設備檢修時，對企業(yè)生產(chǎn)不造成影響。

對發(fā)電后蒸汽進行冷凝回收，可節(jié)約大量水資源，同時減少業(yè)主水處理成本，也能夠創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益，節(jié)能意義重大。

動力機自身結(jié)構(gòu)簡單，無復雜部件，產(chǎn)品使用壽命長，維護成本低，利用蒸汽的壓差能量發(fā)電，經(jīng)濟效益明顯，投資回報期比較短。且具有較好的社會效益與一定的經(jīng)濟效益，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想。