一种基于工业汽机异步发电的节能系统和节能控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于工业汽机异步发电的节能系统和节能控制方法，该系统包括与中低压蒸汽进汽母管上连接的减温减压器和至少一个背压式汽轮发电机组，减温减压器与中低压蒸汽进汽母管之间设有进口蒸汽管道系统，减温减压器与用汽装置之间设有出口蒸汽管道系统，背压式汽轮发电机组与减温装置连接，减温装置与用汽装置进口总管连接，各管路上设有手动或电动调节阀，减温减压器、背压式汽轮发电机组、用汽装置、各个电动调节阀通过DCS/PLC自动控制系统控制，蒸汽进入背压式汽轮异步发电机组，机组通过冲动蒸汽做功和发电。本申请能够节约成本，建设周期和项目费用是相同装机容量的同步机组的1/2～2/3，可以适用于常见工业领域如磷复肥化工行业、石油化工行业、冶炼冶金行业、造纸轻纺行业等工厂。

Energy saving system and control method based on asynchronous generation of industrial steam turbine

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业汽机异步发电的节能系统和节能控制方法
本专利技术涉及一种节能系统，尤其是一种基于工业汽机异步发电的节能系统，还涉及到节能控制方法。
技术介绍
在诸多工厂生产过程中，加热、干燥、蒸发等生产工艺都不同程度的需要蒸汽作为热源，而这些中低压蒸汽大多来源于企业自产，压力等级较高的通常为3.43～4.0MPa380～430℃，较低的0.5~1.6MPa150～280℃，均不能直接在生产工艺上使用。前端（中低压产汽或供汽端）：一方面常用的解决方法是采用传统的纯凝汽式或抽凝汽式或背压式同步发电机机组进行有效能回收发电，机组厂房占地面积较大，投资较大，且控制系统较复杂，操作也复杂，需配置同期接入装置及励磁装置，并要向供电部门办理并网手续，并网费用较高。另一方面是采用几级减温减压器把现有的中压蒸汽或同步机组排出低压蒸汽的温度和压力降低至末端各装置的使用要求值，这样，高品质的蒸汽有效能造成了严重的损失。终端（饱和低压蒸汽用汽或冷凝水端）：用汽装置用汽量最大使用量占50%～100%，传统解决方案是配置合适的减温减压器，从工厂脱盐水泵房抽取足量脱盐水直接喷洒到减温减压器腔体内的蒸汽中，再通过调节回路进行控制蒸汽压力。蒸汽压力太高,超过用汽装置如换热器列管耐压极限值导致损坏；而蒸汽压力太低，湿度太大，同样会冲击列管，缩短列管使用寿命。因此，加入到蒸汽减温减压器的脱盐水量进行压力和温度的很难合理调节控制，稳定性非常差，故障率较高，影响生产工艺稳定性。以10万t/a湿法磷化工工厂用汽装置数据分析，每套设备的低压蒸汽用量为25～35t/h，平均30t/h，进入到磷酸浓缩工段的原始蒸汽均为低压过热蒸汽，压力0.5～1.0MPa。依国内各大化工设计院对浓缩装置工艺指标控制，进入石墨换热器的需求低压饱和蒸汽压力应降至0.17～0.31MPa对应温度调控在118～135℃。目前，国内余热发电一般采用火电厂的技术和规范，采用同步发电机并配置复杂的调速系统、励磁、同期装置等，没有考虑到用汽工厂余热发电（俗称自备电站）热源不稳定性和间歇性的特点，采用同步电机易出故障而且由于启、停频繁不仅会降低设备寿命而且受热源波动的影响，在低出力时发电机输出功率不稳定、三相电流不平衡、励磁装置的功率因数调节功能不起作用。近年各类蒸汽透平机驱动较大功率旋转设备以取消电机拖动，再将抽排蒸汽作为生产工艺装置供热的节能技术和工程实践已非常成熟,是合理利用、节约能源的一个有效途径。但是，目前还没有量身定制适宜用汽装置在余热发电替代减温减压器后热电联产的综合节能技术。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于工业汽机异步发电的节能系统和节能控制方法，本专利技术利用蒸汽和管网配置，基于中低压蒸汽梯级产生的余热发电，本专利技术的技术方案具体如下：1、一种基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：包括与中低压蒸汽进汽母管上连接的减温减压器和至少一个背压式汽轮发电机组，减温减压器与中低压蒸汽进汽母管之间设有进口蒸汽管道系统，减温减压器与用汽装置之间设有出口蒸汽管道系统，背压式汽轮发电机组与减温装置连接，减温装置与用汽装置进口总管连接，各管路上设有手动或电动调节阀，减温减压器、背压式汽轮发电机组、用汽装置、各个电动调节阀通过DCS/PLC自动控制系统控制，蒸汽进入背压式汽轮异步发电机组，机组通过冲动蒸汽做功和发电。2、根据权利要求1所述的基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：中低压蒸汽进汽母管与减温器入口之间并联一条小管径供汽支路，保证汽轮机排汽压力不低于用汽装置的需求。3、根据权利要求1所述的基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：进、出口蒸汽管道系统分别设有阀门，减温减压器前设有电动阀组，背压式汽轮发电机组与中低压蒸汽进汽母管之间的接口外大于1DN处设有手动阀，手动阀后端设有电动阀组，背压式汽轮发电机组与减温装置之间设有电动阀组。4、根据权利要求1所述的基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：减温减压器和减温装置上均设有减温水接口。5、根据权利要求1所述的基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：低压出汽总管之间设置调节阀，适当调节每套装置实际需求量。6、根据权利要求1所述的基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：背压式汽轮发电机组与三相异步发电机连接，流动蒸汽进入汽轮机，在汽轮机的转子的带动下与汽轮机的转子联接的发电机的转子被拖动转动，支持使发电机的转子的转速大于定子产生的同步转速，发电机异步发电，自动无功补偿，设置在异步发电机的定子上的出线端子高压开关自动合闸后，与汇流母线联接并入，供用电设备使用。7、基于权利要求1-6之一的系统的节能控制方法，其特征在于：按以下进行：（1）启动模式：a.控制系统控制阀门打开，使得蒸汽进入背压式汽轮发电机组；b.控制系统控制控制汽阀缓慢打开，汽轮机带动发电机转速上升；c.当发电机转速上升至接近同步转速，控制系统打开并网开关，发电机出线电路并入工厂电网；d.当转速上升至大于同步转速3%～5%时，控制系统控制保持转速为设定值，使发电机的输出功率为允许值；e.根据功率因素，控制系统控制补偿电容，实现定档自动投切；（2）待机模式：a.控制系统接受到待机信号时，关闭并网开关使异步电机脱网，进入电动机模式；b.控制系统接收到正常信号时，打开并网开关，并网进入发电机模式；（3）急停模式：a.控制系统接受到故障报警时，控制异步发电机与电网解列，断开与电网连接；b.控制汽轮机紧急停机；c.切换至原供汽系统；d.故障解除后，控制系统进入启动模式，实现自动复位；（4）工作调节：a.控制系统接收减温器信号，自动调节减温器阀门的开度，调节减温水用量，从而保障减温器出口蒸汽温度为设定值；保证减温器出口压力不低于0.17MPa；b.当汽轮机进口FIC参数长时间低于设定范围时，发出待机信号进入待机模式；参数稳定在设定范围时，发出正常信号。8、根据权利要求7所述的节能控制方法，其特征在于：启动模式下，同步转速为1500或3000r/min。与现有技术相比，本专利技术的有益效果具体如下：本专利技术使用中低压蒸汽异步发电机组（450kW～6MW）代替减温减压器的综合节能技术，相对于现有透平拖动技术、低参纯凝发电技术，具有以下优点：（1）本专利技术的节能技术是基于透平拖动节能技术并结合工厂原有的生产装置和工艺路线而设计开发、现场改造，不受使用场所限制，设备简单、投资少、上马快的特点，而且能节约燃料、降低成本,促进工业蒸汽动力设备的合理、安全和经济运行。（2）本专利技术首创在利用中低压蒸汽压差发电的同时，保证进入用汽装置，如换热器的低压蒸汽温度在正常指标范围，也就是饱和蒸汽0.17~0.31MPa对应温度118℃~135℃，有效调节蒸汽流量与实际需求量之间的平衡关系，避免了蒸汽温度控制和压力波动对用汽装置如换热器的损害，降低工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：包括与中低压蒸汽进汽母管上连接的减温减压器和至少一个背压式汽轮发电机组，减温减压器与中低压蒸汽进汽母管之间设有进口蒸汽管道系统，减温减压器与用汽装置之间设有出口蒸汽管道系统，背压式汽轮发电机组与减温装置连接，减温装置与用汽装置进口总管连接，各管路上设有手动或电动调节阀，减温减压器、背压式汽轮发电机组、用汽装置、各个电动调节阀通过DCS/PLC自动控制系统控制，蒸汽进入背压式汽轮异步发电机组，机组通过冲动蒸汽做功和发电。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：包括与中低压蒸汽进汽母管上连接的减温减压器和至少一个背压式汽轮发电机组，减温减压器与中低压蒸汽进汽母管之间设有进口蒸汽管道系统，减温减压器与用汽装置之间设有出口蒸汽管道系统，背压式汽轮发电机组与减温装置连接，减温装置与用汽装置进口总管连接，各管路上设有手动或电动调节阀，减温减压器、背压式汽轮发电机组、用汽装置、各个电动调节阀通过DCS/PLC自动控制系统控制，蒸汽进入背压式汽轮异步发电机组，机组通过冲动蒸汽做功和发电。


2.根据权利要求1所述的基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：中低压蒸汽进汽母管与减温器入口之间并联一条小管径供汽支路，保证汽轮机排汽压力不低于用汽装置的需求。


3.根据权利要求1所述的基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：进、出口蒸汽管道系统分别设有阀门，减温减压器前设有电动阀组，背压式汽轮发电机组与中低压蒸汽进汽母管之间的接口外大于1DN处设有手动阀，手动阀后端设有电动阀组，背压式汽轮发电机组与减温装置之间设有电动阀组。


4.根据权利要求1所述的基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：减温减压器和减温装置上均设有减温水接口。


5.根据权利要求1所述的基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：低压出汽总管之间设置调节阀，适当调节每套装置实际需求量。


6.根据权利要求1所述的基于工业汽机异步发电的节能系统，其特征在于：背压式汽轮发电机组与三相异步发电机连接，流动蒸汽进入汽轮机，在汽轮机的转子的带动下与汽轮机的转子联接的发电机的转子被拖动转动，支持使发电机的转子的转速大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏尊羊，邹新国，罗宇煊，张传健，陈亮，缪祥毅，段周林，孔令兵，张麦青，
申请(专利权)人：云南固废投资有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53