当今社会各种技术日益更新,在热力发电技术方面,大型的锅炉、汽轮机技术不断的成熟更新。相比小型电厂有着节约资源,利于环保等诸多优点。但是,对一些需要供热的工业生产,热电联产,以热定电的小型发电机组依然有自己的优势和用途:
1、提高热经济性,虽然较小的发电机组在锅炉,汽机等效率方面都较低。但是“热电联产”与“热电分产”比较,由于用能合理,提高了热能的利用效率,从而节约了能源。 2、小型电厂可以利用工业废料进行生产,尤其对处理糖厂等工业的甘蔗渣等,既满足了工厂的供热、供电需要,又做到了变费为宝,合理利用资源,提高企业效益。
3、小型电厂对燃料要求低,可以用煤矸石、石煤,甚至生活垃圾为燃料。便于合理利用资源、解决城市垃圾的处理问题。
4、小型电厂技术成熟,建设周期短,见效快。
因此,在合适的地点,场合小型电厂依然可以发挥它的作用。本设计是为某盐矿厂设计的自用发电车间。由于有外部电网供电,设计的热电车间以供热为主, 选择锅炉大于一台,可基本保证盐矿厂的持续的生产用热。
在满足供热的基础上,小型电厂在正常运行的情况下可以为盐矿厂提供足够的电力,并有剩余送入电网。本次设计在考虑供热的基础上,做出了热经济性的优化比较,选择方案。对各种系统设备进行比较选取力求作到,投资少,效果好的目标。并采取一定措施,以满足环境保护的要求。
方案的拟订和比较
一、 方案的初步拟订
根据原始数据的要求,达到35t/h供蒸汽及2250KW的用电需求,暂时拟订几种方案如下: 1、方案一(二炉一机)
选用两台20t/h的次中压链条锅炉与一台3000KW的背压式汽轮发电机组合; 2、方案二(二炉二机)
选用另外两台20t/h的次中压锅炉与二台1500KW的背压式汽轮发电机组合 ;
机组的选取 1、锅炉的选取
本着“热电联产、以热定电“,投资少的原则,和建厂快,效果好目标。考虑本热电站的燃料是含水量较高的褐煤;以及锅炉的效率,对负荷变化的适应能力和飘尘,二氧化硫等污染物的排放量。所以本热电站的锅炉适宜选用中小型链条炉、或者沸腾炉。 各种类型锅炉特性表如下:
煤粉炉 链条炉 抛煤机、倒转炉、排炉 沸腾炉 旋风炉 化学不完全燃烧损失[%] 0 <2 <1 ≈0 0 锅炉热损失[%] 2-4 5--15 6--12 5--30 ≈0 锅炉热效率[%] 85以上 70--82 70--82 65--72 5以上 额定蒸发量[t/h] ≥35 ≤35 ≤35 ≤35 ≥75 适用 煤种 无烟煤、烟Ⅱ、Ⅲ类无烟Ⅲ类无烟煤、石煤、煤烟煤、无烟Ⅱ、Ⅲ类烟煤贫煤、甘蔗渣 石、褐煤 煤贫煤 煤、煤、褐煤、 煤、Ⅱ、Ⅲ类烟煤、贫煤 负荷变化适应性 在额定蒸发量的70%时可稳定作,负荷变化较快 在额定蒸发蒸发量变化量的50时仍范围较大,负然能稳定工荷变化较快 作,负荷变化 蒸发量变负荷调节化范围较范围小,不大,负荷变能快速启化较快 动停止 2、汽轮机的选取 (1)
由于本热电站需要大量蒸汽用于供热,本热电厂选用次中压或者中压的背压式汽
轮机,这样可以做到汽机排汽用于供热的效果。
(2) 背压式汽轮机是汽轮机的排汽供热用户使用的汽轮机。这种机组的特点是设计工
况下的经济性好,节能效果比较明显。另外,它的结构相比其他的形式教为简单,投资比较省,再之,运行比较可靠。这种汽轮机的缺点是发电取决于供汽量,不能独立调节出同时满足热用户和电用户的要求。因此,背压十汽轮机多用于热负荷全年比较稳定的企业自备的电站或有稳定的基本热负荷的区域行热电站/ (3)
抽汽背压式汽轮机是从汽轮机的中间级抽取部分蒸汽,供需要较高压力等级的热
用户使用的冷凝式汽轮机。这中机组的经济性与背压式机组比较相似,他们都在设计工况下的经济性较好,但对于负荷变化的适应性较差,相对与背压式机组来说,抽汽背压式的投资相对要高。 (4)
抽汽冷凝式汽轮机是从汽轮机的中间级中抽取部分蒸汽供热用户使用的冷凝式
汽轮机。这种机组的主要特点是当热用户所需要的蒸汽负荷突然降低时,多余蒸汽可以通过汽轮机抽汽点以后的继续膨胀发点。中种机组的优点是灵活性较大,能够在较大范围内同时满足热负荷和电负荷的需要。因此抽汽冷凝式相对与背压式汽轮机和抽汽背压式汽轮机来说他的适应性较强。因此他可以使用于负荷变化幅度较大、变化频繁的区域性热电站中。他的缺点是:热经济性比背压式机组的差,并且它的辅助机组较多,造价比较昂贵,系统比较复杂麻烦。
综上所述,按照“热电联产,以热定电”的基本原则。集合本热电站的工热情况和热符合的情况本厂选用背压式汽轮机。因为本厂热符合比较稳定加之装机容量较小。应该选用经济性较高,造价相对于少而且系统比较简单的机组。因此选背压式汽轮机。 汽机资料
型号 B3-2.06/0.39 B1.5-3.43/0.49 生产厂 南京汽轮电机厂 青岛汽轮机厂 额定功率 KW 3000 1500 转速额定/临界 R/min 3000/3000 3000/3000 主汽门前压力 MPa 2.06 3.43 主汽门温度 ℃ 350 435 排汽压力 MPa 0.39 0.49 额定工况进汽量 t/h 35.2 18.6 汽机外型尺寸 mm 3823×2550×2801 3723×2024×2680 运行层高度及 布置形式 m 5 双层布置 5 双层布置 额定工况下排汽温度、排汽焓 ℃ KJ/kg 170 2796.86 253 2843.31
2、 锅炉资料
生产厂家 单位 北京锅炉厂 江西锅炉厂 型号 SHL20-2.5/400 SHF20-3.82/450 额定蒸发量 t/h 20 20 工作压力 Mpa 2.5 3.82 蒸汽温度 ℃ 400 450 给水温度 ℃ 105 150 设计效率 % 76.6 70 燃烧方式 链条 沸腾 使用燃料 褐煤 Ⅰ类烟煤、褐煤 抗震烈度 度 7/8 7/8 外型尺寸(长×宽×高) m 12.2×9.1×13.7 13.15×9.4×12.19 一、排污扩容器的选取
为了保证蒸汽的品质,锅炉的水质必须符合所规定标准,所以对自然循环锅炉要进行排污。 排污的方式分连续排污和定期排污。连续排污——从锅炉水循环回路中上汽包内含盐浓度最大的部位连续放出的锅炉水,以维持额定的锅炉含盐量;定期排污——补充连续排污的不足,从锅炉下汽包极联箱排除汽包内的沉淀物,用以改善锅炉水的品质。连续排污扩容器用于锅炉连续排污系统,即将锅炉连续排污水经过节流后送入排污扩容器内进行蒸发,扩容后的蒸汽挥手热力系统中去,为了稳定扩容器的压力,一般是将这部分蒸汽引入除氧器。 连续排污扩容器的台数和容积可根据锅炉台数排污率进行选择,当锅炉的台数较多时,可相应的增加连续排污扩容器的台数,按2---4台锅炉配置一台连续排污扩容器考虑。因此可根据《小型热电站使用设计手册》第307页表7—65“锅炉配用连续排污扩容器计算表”查,由于本热电厂是以化学软化水为补充水的供热电厂,所以排污扩容器选用排污率为百分之五。锅炉容量为2×20t,所以本热电站选用两台锅炉公用一台连续排污扩容器。 查《工业锅炉房常用设备手册》表5—69选取连续排污扩容器为:
型号 LP-0.5 产品图号 71222 容积 m3 0.5 设计压力 Mpa 0.25 工作压力 ℃ 0.2 设计温度 ℃ 250 外径高 mm 562×3296 净重 kg 513 二、减温减压系统的选取
小型热电站内的减温减压系统是由几个减温减压器构成。在正常情况下,减温减压器首先是作为汽轮机发电机组的事故时的备用装置。当要求热化系数α<1的情况下,减温减压器是作为补偿热化供热不足,满足对外供热的一种必备设备。此外,减温减压器也作为厂用蒸汽的来源。本热电站就属于这种情况用减温减压器排除的蒸汽供车间用汽。
本厂根据用汽的压力不同,选用两台与锅炉匹配的减温减压器;两台与汽轮机匹配的减温减压器。
三、除氧器的选取
除氧器按水在除氧器内的播散方式分为:淋水盘式(又叫细流式)和喷雾式两种。按压力分为真空式、大气式、中压和高压除氧器等几种形式。中小型热电站常用的是大气式除氧器。大气式除氧器其工作压力稍稍高于大气压力,为0.02Mpa。而且可以比较方便的地把分离出来的气体排除,给水的温度可以被加热到105℃,其特点是设备简单、运行可靠、投资省。因为本厂属于小型热点站从经济性和投资方面考虑选用大气式除氧器。 查《热能工程设计手册》附录选用除氧器如下:
型号:YDQ-800/20; 出力:20t/h; 工作压力:0.02 Mpa; 外型尺寸:Φ812×2550; 配套水箱:Φ1816×5220; 数量:2台。 除尘器的选取
目前。燃煤工业锅炉排烟含尘浓度大多超过《锅炉大气污染物排放标准》(GB132—19)得
最大容许烟尘浓度。为了使排烟符合国家标准,应该在锅炉后部加装适当的烟气除尘器。 除尘器有干式和湿式两大类,在有特殊要求的情况下也采用静电除尘器。除尘器一般采用单炉配套
干式旋风除尘器适用于容量35t/h及以下的小型锅炉。它具有结构简单、运行费用低、除尘效率高、负荷适应性比较强的特点,并且在运行、维修、管理方便等特点,在工程上被广泛采用。
湿式除尘器是采用水膜式的方式将烟尘除下并由水冲走。湿式除尘器主要采用离心式的结构,内衬用麻石(花岗岩)制作,故称为“麻石水膜除尘器”。目前,在小型热电站甚至大中型热电站中被广泛采用。
为了减少硫的排放量,本厂采用文丘里水膜式除尘器,它由两部分组成。前面为进口文丘里管道,后面为离心式水膜捕滴器。对于较小的锅炉(20t/h及以下)可在满足当地环保的要求下可反装后部的水膜捕滴器(水膜除尘器)。 1、 风机选择的要求
风机的经常工作区域应该在其效率最高的范围内;每台锅炉宜配置送风机和引风机各一台,风机的容量应该按锅炉的最大蒸发量来计算;还必须符合其技术条件所规定的气体温度;风机的调节扎应该设置在进口处,再者,风机的噪音常对周围环境造成污染,因此除应该尽量选择低噪音的风机外同时还得采取有效的消声措施。 2、送风机及引风机的选取
根据设计计算书中的单台锅炉送风量为38715.6m/h,风机为2877.01Pa,选用锅炉送风机如下:
G9-35-11机号12D的鼓风机; 转速:960r/min; 全压:3697Pa; 风量:39230m/h; 配套电动机Y315S-6; 功率75KW。 以上设备需要两套,每台锅炉各陪一台送风机及电动机。 (参《工业锅炉房常用设备手册》P372)
同样根据设计计算中得到的引风机流量为73399.8m3/h.引风机的风压为2826.90Pa Pa因此查
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《工业锅炉房常用设备手册》P351选用锅炉引风机如下: Y4-68,机号12.5D的引风机; 转速:1450r/min; 全压:3559Pa; 风量:77331m3/h; 配套电机Y315S-4; 功率:110KW。 以上设备需要两套,每台锅炉各陪一台引风机及电动机。
附近有外电网可向厂矿供电。 1、 热电负荷:
热电车间需要同时提供全厂生产用电和生产用蒸汽 生产用电: 2250KW
生产用蒸汽: 1.1Mpa蒸汽 3.5t/h 0.3Mpa蒸汽 28t/h 车间自用汽: 0.3Mpa蒸汽 1.5t/h 外管道损失: 送汽总量的6%
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