碳素厂不同蒸汽参数系统净发电量及稳定性对比

1、不同蒸汽参数对余热电站自用电的影响

余热电站的主要用电设备为余热锅炉引风机、锅炉给水泵、凝结水泵、循环冷却水风扇、循环冷却水泵、化学水制备系统。其中，主蒸汽参数对余热锅炉引风机耗电量的影响最小，基本可以忽略不计，由于余热锅炉烟气侧阻力基本一致，主蒸汽参数对化学水制备系统的影响较大，高温高压的主蒸汽参数对系统化学水质要求更高，化学水制备系统会复杂一些，主蒸汽参数对循环冷却水系统的影响虽有但是较小，由于不同主蒸汽参数下的系统凝结水量差值在10%以内。主蒸汽参数对给水泵的耗电量影响最大，具体件见上述的给水泵选型分析。不同主蒸汽参数的电站自用电量估算合计见表1。

表1不同主蒸汽参数对应系统自用电量

对上表进行分析可得，随着所选主蒸汽的参数提高，系统的自用电量也逐渐升高。

2、不同蒸汽参数下的净发电量对比

综合分析不同主蒸汽参数对应的发电量及耗电量，余热发电系统净发电量见表2。

表2不同主蒸汽参数对应系统净发电量

通过上述不同压力参数下系统净发电量的对比，可以发现:选择3.82MPa的主蒸汽参数的系统净发电量为7280kW，比选择2.45MPa的主蒸汽参数的系统(6660kW)净发电量多了620kW，净发电量增加9.3%;选择5.3MPa的主蒸汽参数的系统净发电量为7720kW，比选择3.82MPa的主蒸汽参数的系统(7280kW)净发电量多了440kW，净发电量增加接近6%;选择9.8MPa的主蒸汽参数的系统净发电量为8270kW，比选择5.3MPa的主蒸汽参数的系统(7720kW)净发电量多了550kW，净发电量增加接近了7%;随着蒸汽参数的升高，虽然蒸汽产量有略微的下降，但是系统的发电能力逐渐增强。

3、不同蒸汽参数对炭素煅烧系统稳定性的对比

上节中的发电量对比仅为1.1节中提到的煅烧烟气参数在设计工况下的对比，结合煅烧炉实际生产情况，存在一定的波动，其产生的烟气温度会大幅度波动，具体可以分为以下两种情况:

(1)如果实际烟气温度高于设计温度，主蒸汽可能会超温，需要增加喷水减温。

(2)烟气实际烟气温度低于设计温度，进入到锅炉的热量减少，蒸发量降低。如果温度降低较多，主蒸汽参数越高，就越难保证额定主蒸汽参数，可能会有损汽轮机效率甚至安全。

不同主蒸汽参数，汽轮机允许的进汽压力和温度波动范围也不太一样，根据«发电用汽轮机参数系列»(GBT754-2007)的要求，文中对比的几个参数具体允许的波动范围见表3-4。

表3汽轮机进汽压力允许波动范围

表4汽轮机进汽温度允许波动范围

根据上述压力和温度的允许波动值来看，主蒸汽参数压力越低，汽轮机可接受的允许温度波动值越大，说明余热系统对煅烧煅烧烟气参数变化的适应性就越强。对比次中温次中压、中温中压、次高温次高压三个主蒸汽参数，次中温次中压的稳定性最强，次高温次高压参数较差，但是次高温次高压主蒸汽温度与烟气温度仍保证相当大的换热端差，且汽轮机允许较为宽松的温度波动值(-15℃~+10℃)，次高温次高压参数余热系统也能够实现平稳运行，所以这三种参数对比，在充分考虑系统热经济性的情况下，最好能够选择次高温次高压参数。

对比次高压和高压参数，允许的压力波动值相同，次高压的额定温度为470℃，允许波动范围为-15℃~+10℃，但是对高压参数，额定温度535℃，温度允许波动值更为严苛，仅为-10℃~+5℃;结合实际生产数据，若烟气温度可能波动到750℃，由于过热器段的换热端差降低，额定主蒸汽温度越高，实际主蒸汽温度就会较大的低于主蒸汽额定参数，可能会造成汽轮机末级叶片湿度增大，容易造成末级叶片水蚀，进而造成机组振动和胀差增大，影响稳定性。所以高温高压参数的的主蒸汽系统对煅烧系统适应性和自身的稳定性要低于次高压参数。

针对300kt/a规模的炭素厂的余热发电，优先推荐选择次高温次高压的主蒸汽参数，中温中压参数及次中温次中压参数也可采用，但是热经济性较差。高温高压的主蒸汽参数，虽然热效率最高，但是系统的适应性和稳定性较差，须慎重选择。