（铜陵有色动力厂 安徽省铜陵市 244000）
摘要：随着环保要求的不断提高，当前经济与能源生产有了新的发展要求，国家近年来的节能降耗措施也推动了能源产业的改革升级，并对大量小型火力发电机组展开的治理，关停了很多企业的小型火力发电设备。当前大部分企业将小型发电机组作为自备电厂，用于满足企业的热、电需求。小型背压式汽轮机是常用的气热设备，常用于轻纺行业以及冶金等行业，本文就小型背压发电机组的使用进行了经济性的研究，提出了相关使用方法，来提高该设备运行所能够带来的经济效益。
关键词：小型背压式汽轮机；发电；供热；经济性
1.背压式汽轮机的工作特点
在轻纺冶金行业中常用到汽热设备，所使用的常规设备所需蒸汽压力一般都很低，仅需1~4kg/cm2便足够了；但是锅炉在设计时，其压力大多为8kg/cm2甚至更高，这就需要加以节流装置来进行降压处理。蒸汽在使用节流处理后，可以在一定蒸汽压力下用以做功的热函值要有所降低，这就浪费了一些富裕的功，令经济效益降低，减免的一定部分热能也被称之为截流损失。若是将锅炉内的压力提升到13~25kg/cm2这一标准，并将汽温提升至350~400℃，并增配另外一整套背压式汽轮发电机组，蒸汽流在流经汽轮机时，不仅能够实现降温降压，还能够借助富裕的功产生电能。在热用户需求参数不变的情况下，锅炉的压力温度参数越高，则蒸汽在汽轮机做发电功的所转换的能量也就越多，用于发电的效率也越高。现行比较常见的企业自备小型背压机组工作压力多为98 kg/cm2，温度540℃，并配套对应的背压式汽轮发电机组。
2.背压式汽轮机的工作原理
如下图中所示，当蒸汽机的内部压力达到P0时，新蒸汽便会涌入喷嘴4，然后压力将会降至P1，速度将会自C0增长至C1，在这一过程中大量的热能会逐渐转变为动能；然后重新涌入第一列动叶片之中，转换流动的方向，并且动能会渐渐转化成为机械功。蒸汽在做工之后将会离开第一列动叶片，虽然产生的速度有所降低，但是仍旧具备较大的速度C2可以产能。蒸汽流经第二列的导向叶片，并且会改变其流动的方向，然后涌入第二列动叶片6之中，再次进行作功。蒸汽流经导向叶片的过程中不会再次发生膨胀或降压，但是因为气流在流动过程中会产生损耗，速度也会自C2降低一定程度达C2´，并且流经第二列动叶片时，内部的蒸汽将不会膨胀，仅仅是因为蒸汽的动能再次被利用，导致排气速度会进一步降低至C2´´。工作完成后的需排放蒸汽排出汽轮机之后，将会进入排气管传输至车间中。蒸汽流在流经汽轮机的多个运转结构的整体过程便是对蒸汽的降温降压过程。
图1 双列速度级单机汽轮机示意图
（1:轴；2：叶轮；3：第一列动叶片；4：喷嘴；5：汽缸；6：第二列动叶片；7：导向叶片）
背压式机组在运作时，每消耗12000千卡热量时能够生产出1度电，经过计算可得每度电的发电成为约为0.02元，这一发电成本较常规凝汽式发电扎的成本要低很多。能够实现这一低成本发电模式的主要原因是由于凝汽式发电机组会损耗很多冷源，并且常规发电厂的热循环效率较低，仅有30~45%。而凝汽机组损耗冷源的比重高达60.2%，并且能够在最终转化为电能的有效热能仅能够占到23.1%的比重。但是背压机组却可以实现将完成做功的蒸汽转供给设备的用户，进一步将热能转化成为电能，虽然乏汽热量无法避免的造成了一定损耗，但是电能与热能转化利用的整体效率较高，乏汽中含有的热量可以转供给用户，提高了对产能的利用率，大幅提升了这一机组的经济性能。并且所使用的发电机组较小，投资需求也相对较低，仅需短短一至两年的时间便能够收回所有成本。倘若供气的压力越高，便能够令发电产生更多的收益。
3.背压式汽轮机的热电负荷平衡
使用背压式汽轮机组，不得不面临热电负荷平衡的问题。很多人都认为凡是需要使用汽与电的相关企业，都可以设置背压式汽轮机组来减少企业能耗的负担，这也是收到地方电网价格影响所萌生的想法，并且采用背压式汽轮机组可以降低企业用电成本。但是在使用背压式汽轮机组时，选地兼具两个条件，第一个是耗汽的同时需要消耗电能；第二个则是汽、电负荷应当趋于平衡且没有明显的波动。若是将平衡与平稳分开来看，则可以就看那个平衡视作经济性问题，平稳则是针对波动性的描述，但是两者具备密切的关联，就两个特征展开详细分析如下：
3.1使用背压式汽轮机组两班制生产的经济性分析
通常轻纺类行业多与白天生产工作，而冶金类行业多为24小时连续运行，而背压式汽轮机如若在高温高压环境下运作，并且频繁启动机组，便容易因温差频繁的变化造成汽轮机内叶轮的损坏，且容易发生不良的操作事故。为求规避这一风险，则通常同冶金类企业一样24小时连续运行，常常采用三班连续工作稳定汽轮机运行，虽然能够避免对汽轮机的损坏，但是因为在夜里通常用汽量较少，主要用以保护汽轮机安全，常常是低负荷的运行，所以经济性仍较低。
3.2季节对于背压式汽轮机组的热电负荷平衡影响
背压式汽轮机组的热电负荷平衡会在夏季与冬季产生波动，这是由于冬季进入机组的除盐水初始温度较低，到锅炉里加热产生符合压力和温度要求的蒸汽需要吸收更多的热量。所以使用汽会收到温度变化产生明显的热电负荷波动。
4.经济性背压汽轮机组运行方案
使用背压汽轮机组的企业，应当调整工业布局，将内部的用热单位集中起来，这样便于合理分配热能的供应。地方电网相对较小，且存在失稳的可能性，为求弧网运行时电负荷不会随着热负荷发生变化的企业，不适宜使用背压式汽轮发电机组。若地方电网稳定且可靠，适宜将背压机组与电网并网运行，这样能够让企业热负荷作为机组电负荷的量化标准，并且能够使用电网分担调解电负荷。
企业在使用背压式汽轮机组时，还可以建设热电站，实施集中供热。还可以适当的增设定容量的凝汽式机组，令机组严格依照热负荷运行，并使用凝汽机组来调解电负荷。
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论文作者:吴琼
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/15
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