工业汽轮机在热源厂的应用研究

引言：近年来，随着国家节能减排力度的加大及各地工业项目“退城进园”政策的实施，许多工业锅炉房及小型火电厂停止了供汽、发电。但这些锅炉同时还承担着城市集中供热的任务，不能停止运行。工业及发电用汽参数基本上是中温中压以上的，这样高品质的蒸汽单纯用来供热，一是造成能源浪费，二是运行费用居高不下。工业汽轮机拖动锅炉鼓引风机、锅炉给水泵及首站循环泵等动力机械装置，能很好地解决这个难题。下面以潍坊昌能热源有限公司为实例，介绍该方案的可行性和经济性。

一、实例介绍

潍坊昌能热源有限公司位于潍坊市奎文区，现有中温中压锅炉6台，总吨位335t/h。该热源建设之初的目的是满足城市集中供热及周边工业用汽，所以设计锅炉参数为3.82Mpa,450℃。因“退城进园”政策的实施，现已无工业用户，该热源只能将3.82Mpa,450℃的蒸汽减温减压至0.98 Mpa,250℃后对外供热。除大量动能损失外，外供蒸汽每吨亏损70元左右。

自2008年开始，该公司陆续安装了9台背压式汽轮机用来拖动锅炉鼓引风机及锅炉给水泵，总动能为3300KW。该公司所选汽轮机进汽压力均为3.82Mpa，排汽压力为0.98 Mpa的背压机。所排蒸汽中部分以0.98 Mpa，250℃的参数进入集中供热管网，另一部分经减温减压至0.6MPa，158℃后进入除氧器。汽轮机凝结水和除盐补充水需通过除氧器除氧后，才能作为给水进入锅炉。

高品质的蒸汽通过驱动工业汽轮机来拖动给水泵及风机后供热，充分利用了动能，达到了节能、经济运行的目的。

二、经济性分析

1、投资分析

潍坊昌能热源有限公司安装的汽轮机共9台,其中型号为B0.4-3.82/0.981的7台, B0.25-3.82/0.981的2台。采购汽轮机费用约为310万元，土建及安装费用约为136万元，设计费约15万元。投资总费用约为461万元。

2、节省费用分析

因运行需要，昌能热源所安装的汽轮机正常运行5台，拖动功率约1800KW。每采暖季运行2880小时(潍坊地区供暖时间为120天)，可减少外用电518.4万kwh。根据运行计算，汽轮机做功成本约为0.34元/kwh。从电力公司采购电价约为0.78元/kwh。每度电减少0.44元。使用汽轮机拖动后昌能热源每个采暖季可节约成本228.1万元。

3、经济性分析

从投资效益分析，潍坊昌能热源有限公司安装工业汽轮机2年可收回投资，效益十分明显。

三、运行安全性分析

1、昌能热源所采用的工业汽轮机在转速保护装置方面采用了两种超速保护装置：

A、飞锤式危急遮断器

当需要紧急停机时，只要用手拍击危急遮断器连杆的脱扣手柄，可使汽阀总成上的转轴转动，主汽门迅速关闭,关闭时间<1s。

B、电超速保护装置

当汽轮机超速后，控制系统能自动通过电磁阀关闭主汽门。

C、汽轮机及齿轮箱润滑采用强制润滑。

2、在运行控制及调节上，采用了如下措施：

A、汽轮机调节采用DCS控制系统并设置在锅炉房控制室内，司炉根据可锅炉运行需要灵活调节进汽量，从而调节转速，达到调节风量及锅炉给水量的目的。

B、调速系统采用了美国WOODWARD公司2301A控制器+ TG-17E电子执行器，该调速系统采用电液调速方式，具有能适应锅炉风机及给水泵负荷迅速变化调节的功能，汽轮机暖机后能快速启动带负荷，满足锅炉运行调节的需要。汽轮机主轴通过十字联轴器与TG-17E电子执行器连接并将扭矩传入执行器以带动油泵提供油压动力，磁性转速传感器将汽轮机实时转速传至2301A控制器并上传手操器显示，TG-17E电子执行器+2301A控制器接受手操器下传转速给定信号(4-20MA)对汽轮机进行转速调节。手操器安装在控制室进行远程控制。

3、通过四个采暖季的运行证明，采用了科学的控制方式及保护装置，工业汽轮机运行非常平稳安全。

四、工业汽轮机的安装要求

工业汽轮机对安装及环境要求非常高。热源厂内煤碳、灰渣较多，环境很差，因此，汽轮机一定要布置在室内。昌能热源因室内无法布置，布置在室外后搭建了密封严密的板房。在安装方面做了如下要求：

1、地脚螺栓、固定板预埋。

各地脚螺栓和固定板的标高要求按基础底线标高加一定抬高量确定。抬高量则按预埋件的位置尺寸，根据两轴承的相对标高，用线性内插法计算，即预埋件标高应符合轴系找中图中的相关尺寸要求。

2、垫铁的布置和基础划线

由于机组采用的是钢铁板，因此需要打紧垫铁。凭借垫铁吃力来消除气缸和台板之间的间隙。

3、机组轴系安装

汽机组的高中压、低压、发电机、励磁机共4根转子及延伸轴等组成，由7只径向轴承支撑。轴系找中数据及各轴承标高以轴系为中图为准。轴系找中标高定位以低压转子为整个轴系安装的基准，安装轴向找正定位以低压缸为整个轴系的基准。

4、低压缸装配

因低压缸缸体大，轴承箱与低压缸焊为一体，刚性较差，故气缸洼窝中心、汽封间隙和对轮中心等安装测量数据均将随气缸安装状态有所变化。所以汽封间隙及对轮中心等安装要求，最终以全实缸、紧三分之一水平中分面螺钉为准。

5、汽封间隙的测量与调整

各档汽封间隙之整定值，均是在全实缸，均匀紧三分之一水平中分面螺旋后实测为准。

6、轴承安装

汽机本体共有4只径向轴承。均为可倾瓦结构，制造厂内，瓦隙及接触要求已按图纸要求作准。

7、安装转子

起吊转子，校正水平，吊进汽缸，轴颈与轴承应光洁，并浇上透平油润滑。将转子最终调整好后，确保间隙偏差在制造厂或中家标准规定的允许范围内。

8、装配调节汽阀，对通汽部分间隙的检查和调整

调整好各阀升程及间隙等，通汽部分间隙应按制造厂出厂记录的项目进行测量。在各种间隙中以喷嘴和动叶之间的轴向间隙对机组的安全和经济运行影响较大，需要仔细测量和调整。

9、汽轮机扣大盖

作全面仔细的检查，保证扣大盖后没有任何部件存在缺陷，没有任何杂物遗留在汽缸内。首先，要试扣大盖，按顺序安装隔板、转子等，再次盘动转子、一切情况正常后方可正式扣大盖。其次，将翻过的大盖吊起找好纵横向水平，误差在0.15/1000，再次检查汽缸内部，确认一切正常，无异常时将大盖缓缓落下，拧紧中分面螺栓和汽缸法兰螺栓。

10、安装轴承扣盖和盘车装置

轴承扣盖时轴承盖应严密地压住轴瓦并有一定的紧力，用压铅法进行检查。盘车装置安装前应对各零部件作仔细检查，运动部分应动作灵活，但组装完毕后用手盘动应能轻便转动。

11、汽轮机本体范围的管道安装

管道安装时，冷拉间隙的位置和尺寸应符合设计规定，不得任意变更。管道的焊接必须由合格焊工施焊。焊条应有制造厂的质量合格证，使用前应烘干，焊接坡口、施焊程序应符合规程要求，焊口进行热处理后，对焊接区域用干石棉绳包扎使其缓慢冷却。安装完毕后，应进行射线探伤试验。

五、结论

在热源厂中应用工业汽轮机，具有很高的经济性，安全运行也很可靠，应用前景将十分广阔。

参考文献：

【1】剪天聪.汽轮机原理.北京：水利电力出版社.1985.

【2】郑体宽热力发电厂水利电力出版社 1986