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螺桿膨脹動力機發電機組

本系統的發電機組由螺桿膨脹動力機配以相應大小的發電機構成。螺桿膨脹動力機基本構造由一對螺桿轉子和機殼組成。流體在螺桿齒槽中降壓膨脹做功,推動螺桿轉動,實現能量轉換。選用該機主要原因是螺桿膨脹動力機相對常規蒸汽推動的汽輪機而言，具有鮮明的技術特點：

1)適用范圍廣。可用多種熱源工質作為動力源,既適用於過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽液兩相混合物,也適用於非蒸汽熱源,如:煙道氣、廢氣、含污熱液、熱水等。

2)屬容積式膨脹機,結構簡單,轉速可調,運轉平穩,除軸承密封外,無其它磨損部件,機組壽命長,振動小,噪音低,安全可靠性高。機內流速低,除泄漏損失外,其它能量損失很少,機組效率較高。

3)負荷變化適應能力強。和汽輪機不同，螺桿膨脹動力機對工質參數及負荷變化不敏感，即在熱源參數、功率及熱負荷較大范圍變化情況下,能保持較高運行效率。

4)允許單機或並網運行,起動力矩大,能直接拖動風機、水泵或壓縮機,當帶動發電機時能承受較大的沖擊電負荷。采用微機電液調速保安裝置,機組起動及帶負荷操作簡單,可實現全自動無人值守。

5)具有自除垢能力,因為螺桿與螺桿、螺桿與機殼的相對運動能限制污垢的生長,具有自清潔功能,所以對工質品質沒有特別要求,能夠較好地適應進口工質參數的變化或波動。未能除去的剩餘污垢起到減少間隙作用,減少泄漏損失,提高機組效率。

經設計計算，螺桿膨脹動力機的進排汽參數如下：

進汽壓力13bar

進汽溫度55℃

排汽壓力8.5265bar

排汽溫度38℃。

選用的螺桿膨脹動力機主要技術參數如下：

a)機型：SPEG400－550/2200-1.35-SS

b)發電功率：550kW

c)轉速：2200rpm

d)長徑比：1.35

e)外形尺寸：2100×1500×1500mm（占地麵積約5平方米）

f)重量：4500kg

g)型式：特種型，高品質部件、遠程 /現場自動控制

螺桿膨脹動力機發電機組主要由螺桿膨脹動力機本體、發電機及電氣控制系統、冷卻系統、潤滑及液壓系統、調速及控制系統。螺桿膨脹動力機發電機組結構如下圖：

螺桿膨脹動力機發電機組結構圖

1）冷卻系統

由於螺桿膨脹機是熱機，所以主機的機械密封、潤滑油系統及調速液壓油系統需要用水冷卻。該機對冷卻水的要求如下：

a)無腐蝕、無泥沙等機械性雜質的潔凈水（泥沙雜質會影響機械密封性能和冷卻效果，同時會增加維護量）；

b)冷卻水壓力控制在0.04～0.15MPa，水溫控制在30℃以下，通過傳感器實現自動監控和報警；

c)冷卻水流量每小時控制在4～6t,可考慮建設一個儲量4～6m³循環冷卻水池。

2）潤滑及液壓系統

a) 潤滑油泵用三螺桿泵，壓力1MPa、流量60L/min；

b) 吸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；

c) 潤滑油選用N46～N48透平油，油壓控制在0.1～0.2MPa,平衡油壓在0.5～0.7MPa，因進排汽壓差小於0.5MPa，可不設平衡油缸，回油溫度控制在60～70℃以下。

3）調速及控制系統

調速器是螺桿膨脹動力機的轉速控制設備，采用全數字可編程（PLC）可編程螺桿膨脹動力機調速器。

4）發電機及電氣控制系統

發電機及電氣控制系統由螺桿膨脹動力機生產廠傢根據動力機功率大小進行配套。（未能詳細說明，電氣控制系統能否通過王科的支持？）

螺桿膨脹動力機維護

螺桿膨脹動力機的操作及維修技術要求不高，不需要專業技術人員，一般技工即可勝任。幾乎無大修，主要易損件為軸承及其密封件（壽命約10000小時）。

a)機械密封泄漏量在每小時5ml以下是正常的。為瞭避免長期運行油乳化破壞潤滑，油箱設有油、水沉淀室，每周要檢查沉淀室放水閥，把積水放盡，定期補充潤滑油。

b)油壓應在0.1～0.2MPa之間，一般穩定在0.15MPa，當油壓下降，應及時清洗吸油濾網，精濾網每半年清洗一次。

c)對於冷卻水系統，正

管網蒸汽壓差能量發電技術是利用企業生產工藝中的熱力管道中蒸汽的壓力差的能量，來驅動全流螺桿膨脹機組做功發電。它是當前節能和環保要求下的必然趨勢和產物。其餘火力發電比，不需要消耗一次能源、不增加企業的蒸汽用量，不影響企業生產後續工藝的蒸汽用量，不產生任何污染。尤其是在生產工藝蒸汽壓力變動的情況下，滿足生產要求，達到實實在在的節能效果。從原有熱網中損失的能量轉化成為綠色電能，進一步降低瞭企業的能耗指標。

2.壓差能量發電工程設計：

設計依據：在廣西鹿寨化肥有限責任公司磷酸裝置蒸汽管網壓差發電項目中，應用全流螺桿膨脹機，回收在蒸汽管網壓差能量的損失，取代原有減溫減壓器和截流閥，利用壓差能量，驅動發電機發電並入企業自用電網降低企業用電量，直接取得節能效益；在蒸汽壓力、流量波動下仍能確保企業正常生產，真正實現瞭節能節電獲取高效益，技術思路是正確的，符合企業加強能源管理方針方向；在熱力系統中，熱網系統設置瞭旁路，確保設備都能安全運行、維修方便、提高設備的運轉率及經濟效益和保障企業生產工藝蒸汽參數不受影響。工程項目合理、可行；采用全流螺桿膨脹機取代瞭小型汽輪機驅動小型發電機無法實現大幅變動熱源工況的技術構想，並實施成功，達到預期目的，更能適應工業餘熱動力回收及發電的新型熱動力源設備，對我國的工業節能降耗、實現能源安全及發展循環經濟做出重要貢獻。

2.2蒸汽管網壓差能量回收發電技術方案

廣西鹿寨化肥有限責任公司磷酸裝置有一處管網蒸汽現擬利用該能量的壓差蒸汽發電。經業主同意並立項利用全流螺桿動力機發電機組回收該管網減壓損失的能量，發電並入企業自用電電網。以實現節能、節電、增加經濟效益。

2.2.1、熱源情況和工藝要求

*熱力系統選擇設計

擬利用全流螺桿膨脹機組替代原調壓閥，以原有管路作為旁路使用,回收該差壓蒸汽能量做功驅動發電機發電。發出的電並入企業的生產電網,主要熱網蒸汽壓力0.22～0.45Mpa（表）、溫度160～200℃，必須保證的生產工藝用汽參數0.05-0.08Mpa（表）、溫度135±5℃，蒸汽流量： G= 7～30t/h

*方案選擇和數據

根據廣西鹿寨化肥公司磷酸裝置現場參數情況，決定采用兩套裝機300KW的全流螺桿動力機組替代原調壓閥，回收該差壓蒸汽能量作功驅動發電機發電，機組的技術參數如下：

*技術指標

全流螺桿動力機組本體 410-400-3000 2 套

裝機容量：400KW

輸出轉速：3000rpm

進汽壓力：0.22～0.45Mpa<表>

進汽溫度：160～200℃

蒸汽流量：7-30t/h

排汽壓力：0.05-0.08Mpa<表>

排汽溫度：135±5℃

*發電機及電氣控制系統 400KW-4P-1500rpm-400V 2 套