螺杆膨胀发电系统

  简介

    膨胀机是一种靠气体膨胀消耗内能对外作功的机械，如汽轮机（透平）、燃气轮机、螺杆机、活塞机等。膨胀机按能量转换方式不同，分为速度式和容积式二大类。速度式膨胀机适用于热源品质高、负荷稳定、大流量的场合，如汽轮机（透平）、燃气轮机等。而容积式膨胀机适用于热源品位低，流量小、负荷变化大的场合，如螺杆膨胀机。

    与汽轮机相比较，螺杆膨胀机造价低、适应性强，能适应各种工质。如过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相流体和热水（包括高盐分热水）工质。螺杆膨胀机根据应用环境可以分为背压式与凝汽式二种。

  螺杆膨胀机按螺杆压缩机的逆原理工作，其基本构造与螺杆压缩机相似，工作过程相反。但其制造工艺和控制系统要比螺杆压缩机复杂的多。螺杆膨胀机工作大致可分为：

    1、进气过程：高压介质经进气口进入转子的齿间容积后，将推动转子旋转，并使齿间容积不断扩大，当齿间容积完全与进气口脱离时，进气过程结束。

    2、膨胀过程：随着齿间容积继续增大，高压介质体积膨胀温度降低，同时输出动力到转子的伸出轴处。

    3、排气过程：当齿间容积与排气口相通时，便开始排气过程，直至齿间容积减少为零，完成一个工作循环为止。

    螺杆膨胀机靠间隙密封，从而具有透平膨胀机和活塞膨胀机均不具有的独特优点，即对进气为含有液滴的湿蒸汽有良好的适应性。当进气为湿蒸汽时，液滴有助于密封。螺杆膨胀机可作为全流膨胀机使用，即工作介质的进气口状态不仅可为干蒸汽，也可为二相流体或全液体。在螺杆膨胀机中，高压介质直接作用在转子齿面上，因而有近似于直流电机启动时的转矩特性，即能进行重负荷启动。 螺杆膨胀机转速较低，一般约为同容量透平膨胀机的1/10左右，因而可不通过 减速装置而直接驱动发电机或其它低速耗能机械，且轴封效果好，寿命长。

  技术特点

(1) 它是一种容积式的全流动力设备，能适应过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相流体和热水(包括高盐分热水)工质；

(2) 无级调速，转速一般设计为（1500~3000）r/min，相比同功率汽轮机，有较高的内效率，一般在65%以上；

(3) 在热源参数、功率及热负荷50%变化范围内，能保持平稳工作且较高运行效率；

(4) 单机功率在（50~2000）Kw；

(5) 设备紧凑，占地少，工程施工量小；

(6) 操作方便，运行维护简单，而且具有除垢自洁能力，大修周期长；

(7) 起动不需要盘车、暖机。噪音低、平稳、安全、可靠，全自动无人值守运行；

  应用范围

(1) 蒸汽参数：0.15MPa － 3.0MPa ，温度 <300 ℃

(2) 热水参数：压力 0.8MPa 以上的热水，温度 >170 ℃

(3) 蒸汽参数：压力 <0.1MPa 以下的各种蒸汽――详见有机朗肯循环发电系统

(4) 热水参数：压力 <0.8MPa 以下，温度 >85 ℃的热水　――详见有机朗肯循环发电系统

(5) 烟气参数：温度 >200 ℃ 的各种烟气　――配余热锅炉发电

  工艺流程

背压式螺杆膨胀发电系统工艺流程示意图

凝汽式螺杆膨胀发电系统工艺流程示意图