低压饱和蒸汽汽轮机的应用及其发展前景

低压饱和蒸汽汽轮机的应用及其发展前景
低压饱和蒸汽汽轮机的应用及其发展前景
谢业平
湖南湘东化工机械有限公司，株洲412300
摘要：节能减排是是实现可持续发展的重要途径，在化工、石油、冶金、轻工、建材、环保、纺织、造纸等工业企业存在大量的低品位能源——低压饱和蒸汽，这些低品位能源除少量回收利用外，大量排空，造成极大的能源浪费和环境污染，开发研制低品位能量的回收利用方法具有重要的学术意义和工程应用价值。

论文对低品位热能的回收利用方法和关键技术进行了系统的分析，对低压饱和蒸汽特种工业汽轮机技术进行了介绍，所做工作对于工业企业节能降耗具有重要的参考价值。

关键词：节能减排；低压饱和蒸汽；特种工业汽轮机
Low saturation steam turbine and the application prospect of development
XieYe – Ping
(Hunan Xiangdong Chemical Machinery Co., Ltd. 412300
hunan zhuzhou)
Abstract: Saving is the important way to realize the sustainable development in chemical, petroleum, metallurgy, light industry, building material, environmental protection, textile, paper and other industrial enterprises in the presence of large amounts of low grade energy - low-pressure saturated steam, these low grade energy recycling outside, with the exception of a few large emptying, causing tremendous energy loss and environmental pollution, and develop low grade energy recycling method has important academic value and engineering application value. Papers on low-grade heat of recycling methods and key technologies of the system the research, low saturation steam special industrial turbine technology are introduced, their work for the industrial enterprise energy consumption has important reference value. Keywords: Saturated steam pressure, Industrial steam turbines, saving
1 低压饱和蒸汽的来源及传统利用方式
低压饱和蒸汽压力和温度低，湿度大，长距离输送流动阻力
损失大，因湿度大对管道和设备冲蚀严重，能源的有效利用难度较高。

低压饱和蒸汽的传统利用方式主要有：作为锅炉给水除氧、工厂低压热网的热源、直接送至居民区采暖供热和通过再热变成过热蒸汽再利用。

因传统利用方式的局限性，大部分企业在没有合理用途时大多选择排空，既浪费大量的能源，又造成对环境的热污染，是实现节能减排战略急需解决的关键问题。

2 低压饱和蒸汽利用方法
2.1 螺杆膨胀动力机技术
螺杆膨胀动力机在上世纪七十年代被美国率先研制，并成功地用于地热汽水两相流的热能回收利用，机组功率60KW，我国八五计划将螺杆膨胀动力机技术列为重点攻关项目，1990年研制出实用样机，同年通过国家建材工业局组织的验收。

目前，我国制造的螺杆膨胀机单机功率范围约
50-800KW。

螺杆膨胀动力机的主要机械部件为一对螺杆和铸钢外壳，利用流体在阴阳螺杆间膨胀作功,对阴阳螺杆加工精度要求极高（其啮合间隙不得大于5μm）。

螺杆膨胀动力机作为一种新型节能技术设备，提供了回收低品级能源的一种选择。

其优点是可以使用汽体、液体和汽水混合物作为工作介质；但是，当出口压力降低、膨胀比
增加时，结构实现比较困难，因此排出压力比较高，效率比较低，能量不能得到最大限度的回收利用。

2.2 特种工业汽轮机技术
利用汽轮机将低压饱和蒸汽的低品位热能转化为旋转机械能是低品位能源的主要利用途径。

根据低压饱和蒸汽产汽量和参数，利用方式可分为集中回收和分散利用。

集中回收用于发电，分散利用既可发电，更多则替代电机拖动水泵、压缩机、风机等旋转做功机械。

低温余热发电技术是通过回收钢铁、水泥、石化等企业几乎每天都在持续不断的向大气环境中排放的中低温废蒸汽、烟气所含的低品位的热量进行集中回收发电。

可选择带蓄能器的饱和蒸汽发电或带蓄能器的过热蒸汽发电。

（1）带蓄能器的饱和蒸汽发电技术。

系统将各工序低压蒸汽汇集到蓄能器，通过蓄能器变成稳定的低压饱和蒸汽，然后再进入特种工业汽轮机做功。

作功后的蒸汽进入凝汽器凝结成水，冷凝水由凝结水泵返回余热回收系统实现循环利用。

（2）带蓄能器的过热蒸汽发电技术。

蓄能器出来的饱和蒸汽经过过热器变为过热蒸汽，再进入特种工业汽轮机做功。

需较高品位能源加热，系统比上述方案复杂，需仔细评价其技术经济合理性。

对不适于集中回收的场合，可应用特种工业汽轮机（低压饱和蒸汽汽轮机）作为原动机就地转换，用于发电、拖动压缩机、风机、水泵等。

3 低压饱和蒸汽汽轮机系统及其关键技术
低压饱和蒸汽汽轮机特指新蒸汽压力范围为0.35～
2.50MPa，功率范围为100～6000KW,新蒸汽温度为相应压力下的饱和温度，转速为300—18000转/分。

其基本结构特征可描述为：冲动式原理，单缸，单级或多级，喷嘴配汽，整锻刚性或挠性转子，可倾瓦径向滑动轴承，整体机座，成套快装供货。

最常见机组型式有：背压式、冷凝式两种。

图1为两种型式汽轮机在热-电-动力系统中使用示意图，二者的对比见表1。

表1 背压式与凝汽式汽轮机对比机型项目
背压式
凝汽式参数范围
进汽P≥0.6MPa，功率3000KW以下
进汽P0.35～2.5MPa，
功率6000KW以下汽耗率
大
小热效率
低
高运行成本
较高
低一次投资
较低，
无需冷凝系统较高工质输出工艺再利用
凝结水循环利用。