螺杆膨胀动力机在冶炼厂的应用技术2005620171234937

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1、螺杆膨胀动力机在冶炼厂的应用技术南昌有色冶金设计研究院阮建国[内容摘要]目前，低压饱和蒸汽差压能量回收,在冶金行业还是空白,本文介绍了一种新型的回收装置-螺杆膨胀动力机的工作原理、技术特点、应用范围、应用方式及经济、节能效益，并认为螺杆膨胀动力机将在冶金行业有广泛的应用前景。[关键词]螺杆膨胀动力机、闪蒸膨胀、内效率、差压能量、热电联产1前言利用液体、气体介质在成对螺杆间降温、降压膨胀推动主轴转动的螺杆膨胀动力机技术，在上世纪七十年代被美国率先研制，并成功地用于地热水汽水两相全流60kW螺杆膨胀动力机，八十年代美国又试制成功1000kW地热水螺杆膨胀发电机机；

2、日本北海道大学也进行过氟里昂汽液两相全流螺杆膨胀动力机研制，1985年日本株式会社前川制作所研究成功用于工业锅炉饱和蒸汽差压发电的螺杆膨胀发电机机，其功率为102kW；我国八五计划将螺杆膨胀动力机技术列为重点攻关项目，1990年研制出实用动力样机，同年通过国家建材工业局组织的验收，现在建材、发电、化工行业得到利用。目前，我国制造的螺杆膨胀发电机单机功率可达1500kW。2工作原理如图（一）所示流体介质进入螺杆齿槽A，推动阴阳两螺杆向相反方向转动，螺杆的转动，使齿槽A旋转到B、C、D的位置。随着行程的加长，容积增大，介质流体降温降压闪蒸膨胀作功，然后从齿槽E排出

3、，同时，主动阳转子将功输出。螺杆膨胀动力机是回转式容积膨胀机，在每一工作周期，流体介质依次进入若干相同的工作容积膨胀作功，分析工作容积（基元图（一）螺杆膨胀机工作原理187容积）的变化可知，螺杆膨胀动力机过程是由转子及流体介质进口、排出口的设计参数决定的，即对于特定的机器，其膨胀比一定，当流体介质的进口压力恒定则排出压力一定。3技术特点螺杆膨胀动力机是利用流体在阴阳螺杆间膨胀作功,故对阴阳螺杆加工精度要求极高（其啮合间隙不得大于5丝），虽然如此,但该机的主要机械部件仅为一对螺杆和铸钢外壳，其结构形式还是非常简单的。与汽轮机比较,螺杆膨胀动力机有如下技术特点：1

4、)蒸汽在机内流速低，除机械泄漏外，无其它能量损失，机组内效率高达65%～75%，即使蒸汽参数或流量波动仍能维持较高的内效率。图（二）为每吨饱和蒸汽的发电功率图（二）每吨饱和蒸汽的发电功率曲线；2)主动阳转子的转速可根据被拖动机械的要求设计，能达到直接驱动、平稳运转、设备振动小、噪声低的目的和效果；3)螺杆粗大结实、机组转速低（≤3000RPM），机组除轴承密封件易损外，无其它磨损件，安全可靠，使用寿命长；4)螺杆膨胀动力机起动力矩大，作为原动机可直接驱动风机、水泵、压缩机，带动发电机时能承受较大的冲击荷载，可单机或并网运行；5)因为螺杆与螺杆、螺杆与机壳的相对

5、运行能限制污垢的生长，具有自清洁能力，为此机组对蒸汽的品质要求不高，特别适用于蒸汽压力≥0.3MPa、温度≤300℃、0.2MPa≤进出压差≤1.0MPa的利用饱和蒸汽差压发电的系统；6)设备体积小，重量轻，安装方便，土建工程量小；7)采用微机电液调速及保安装置，机组起动及带负荷操作简单，可实现全自动无人管理；4应用范围及方式187螺杆膨胀动力机可利用蒸汽、高温热水、汽液两相流体等介质为动力，将热能转换为动力并驱动发电机、风机、水泵、球磨机等机械设备，能替代汽轮机、电动机。在大中型铜冶炼厂，因熔炼及电解工艺过程需用压力为0.8MPa～0.15MPa低压饱和蒸汽

6、作为热源来保温或加热工艺介质，为此，除设有余热锅炉外通常还需建较大规模的低压工业锅炉房。而锅炉单机出力≥6t/h时，其额定工作压力均≥1.27MPa，所以大中型铜冶炼厂的低压工业锅炉房锅炉的额定工作压力均≥1.27MPa。表1为贵溪冶炼厂及金隆公司生产、生活用饱和蒸汽参数及消耗量表，其锅炉房锅炉额定工作压力分别为1.27MPa和1.57MPa，从锅炉房到用汽工段的蒸汽管网压力损失约0.3MPa左右。表1冶炼厂生产、生活用饱和蒸汽参数及消耗量表序号用汽工段贵溪冶炼厂（20×104t电铜/a）金隆公司（15×104t电铜/a）使用制度蒸汽压力（MPa）蒸汽消耗（k

7、g/h）蒸汽压力（MPa）蒸汽消耗（kg/h）1熔炼工段0.837300.8600连续2电解工段0.3160000.1513000连续3净液工段0.3200000.154800连续4重油卸车0.847000.58000间断5重油加热0.818000.52500连续6干燥、收尘0.428000.3～0.62100连续7硫酸系统0.48000.6500间断8阳极泥处理0.37500连续9氧化砷工段0.82770间断10砷酸铜0.42200连续11维修中心0.43000连续12制氧站0.730000.81500间断13生活、采暖0.467000.32000间断14锅

8、炉房0.2115000.25500连续