[发明专利]一种基于工业汽机异步发电的节能系统和节能控制方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及一种节能系统，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。

背景技术

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。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明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，本发明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，本发明的技术方案具体如下：