[发明专利]一种低压蒸汽差压发电系统及其回用蒸汽背压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用蒸汽减温减压过程中的热能的方法和装置，尤其涉及一种可以稳定控制回用蒸汽背压的控制方法和使用该方法的低压蒸汽压差发电系统。

背景技术

冶金行业中，低压蒸汽主要用于加热、伴热、保温及管道吹扫等用途。所述的低压蒸汽压力范围1.0-1.6MPa、温度范围180-220℃，主要来源于钢铁生产过程中的余热锅炉。而低压蒸汽用户需要的压力为0.5-0.7MPa，温度为150-160℃。

为了满足低压蒸汽用户的需要，通常采用节流减压的工艺来实现低压蒸汽的降压目的。现有的蒸汽减温减压机组如图1所示，主要由汽水分离器1、减温减压装置2、安全保护装置3、以及蒸汽管道阀门等辅助装置所组成。

蒸汽由入口低压蒸汽管网引入，首先进入汽水分离器1，脱去液态水分后，进入减温减压装置2。通过节流减压与减温水喷淋降温后，再经过安全保护装置3进入用户蒸汽管网。

现有的蒸汽减温减压装置原理如下：

蒸汽的减压过程是减压阀加节流孔板来实现的，参见图2。减温减压装置的减压级数由新蒸汽压力二次蒸汽压力之差值来决定。减压阀带有阀杆210，阀杆210与阀瓣220连接，阀杆210和电动执行器230相连，当蒸汽管道内的蒸汽压力有所变化时，通过压力变送器240和比例积分单元，再由电动执行器230操纵阀杆210，使阀瓣220在阀座内上下运动，以改变通道面积大小来达到减压的目的；若是二次或二次以上的减压，除了用减压阀减压外，还需用节流板孔，如图2中使用了两级节流板孔251和252。节流板孔上有许多小孔，当蒸汽流经小孔时，由于通道面积缩小，使流过的蒸汽压力降低，同时也起到消音作用；蒸汽的减温则是将冷却水通过喷嘴260呈雾状喷出，与新蒸汽直接混合来实现的，减温减压装置通过温度变送器270和比例积分单元，由给水分配节流装置280控制喷淋的水量，控制蒸汽的减温。

现有的蒸汽减温减压机组的主要问题在于减温减压过程中损失了大量的能量。以冷轧生产为例，低压蒸汽管网压力1.2MPa（表压）、温度200℃，其焓值为2809.6KJ/Kg，而用户管网蒸汽压力0.5MPa（表压）、温度160℃时，其焓值只有2675.76KJ/Kg。按冷轧机组蒸汽年平均流量60t/h计算，每小时损失的能量高达800万KJ。现有系统中这些蒸汽压降过程损失的能量无法收集利用。

中国实用新型专利“一种纯低温低压的利用低品质蒸汽余热发电装置”（实用新型专利号：ZL200920207915.4授权公告号：CN201771561U）公开了一种纯低温低压的利用低品质蒸汽余热发电装置。由进入管路、螺杆膨胀动力机、出口管路、减速机、发电机构成。该实用新型的目的是回收利用低品质蒸汽能源进行余热发电，并将电力送入电网，把浪费的能源再次利用。

中国发明专利申请“铜电解低压蒸汽压差发电及供热方法”（发明专利申请号：200910115341.2公开号：CN101555603A）公开了一种铜电解低压蒸汽压差发电及供热方法，包括供热负荷测试、设备选型、管网改造，系统调节，本方法利用铜电解低压蒸汽的压差，采用螺杆动力膨胀机及其发电机组进行发电，采用旁路调节系统调节供热分配，将发电后的蒸汽用于正常生产。该发明可用于铜电解蒸汽压差发电和蒸汽的合理利用，也可用于类拟铜电解工艺的其他金属冶炼蒸汽的压差发电和合理利用。但是，该发明的技术方案的回用蒸汽压力较低，只有0.15MPa，可以直接利用螺杆动力膨胀机的排气压力。同时，该发明所公开的技术方案中的旁通调节阀仅在季节变化螺杆膨胀机蒸汽流量不能满足需求时打开调节流量，其目的是为了分段调节供气能力。

但是，上述实用新型专利和发明专利申请的技术方案虽然提出了螺杆动力膨胀机的排气回用的问题，但是，在螺杆动力膨胀机的排气回用过程中，由于来源蒸汽或用户管网压力的波动，排气压力也称为回用蒸汽背压也会随之波动。由于上述现有技术方案没有解决回用蒸汽背压控制的问题，在实际生产中不仅不能满足低压蒸汽用户需要，也无法保证发电机组的稳定运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于低压蒸汽差压发电系统的回用蒸汽背压控制的方法，通过对回用蒸汽背压检测与控制，在满足低压蒸汽用户需要的同时，确保发电机组稳定运行，使蒸汽压降过程损失的能量得以有效利用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：