導(dǎo)語：汽輪機發(fā)電機組節(jié)能減排分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：“節(jié)能減排，降本增效”已經(jīng)成為新時期各領(lǐng)域各行業(yè)中各企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的客觀需求與必然趨勢。而在此過程，設(shè)備改造、工藝優(yōu)化是較為常見的方法。本文以船舶節(jié)能減排為研究對象，根據(jù)船舶能耗特征，提出“改造汽輪機發(fā)電機組，增強余熱利用率”的“節(jié)能減排，降本增效”策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排;汽輪機;發(fā)電機組

環(huán)境污染與資源短缺是世界各國普遍存在的問題，也是對人類生存與發(fā)展影響最深的問題。對此，高度重視生態(tài)文明建設(shè)建設(shè)，不斷探索“節(jié)能、減排、環(huán)保、降耗”路徑，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，成為各領(lǐng)域各行業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)與發(fā)展的客觀要求。就船舶企業(yè)而言，在貫徹落實節(jié)能減排政策時，可從“熱損失”問題入手，通過科學(xué)改造汽輪機發(fā)電機組，進行余熱回收與利用，以達到“小改造大效益”目標。

1.船舶能耗的特征分析

改善船舶能效水平，做好船舶能效管理規(guī)劃，實現(xiàn)船舶節(jié)能減排、降本增效發(fā)展，已經(jīng)成為新時期船舶制造企業(yè)以及相關(guān)工作人員關(guān)注與研究的重點問題。在對表1所示船舶的EEDI（EnergyEfficiencyDesignIndex，能效設(shè)計指數(shù)）進行計算與分析時，發(fā)現(xiàn)：該船舶單臺主機MCR（最大持續(xù)輸出功率）為68520kw，主機由柴油推進，碳轉(zhuǎn)換系數(shù)為3.206；主機燃油消耗率達到171.45g/KWh；船舶輔機以柴油機為主，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)為3.026；輔機燃油消耗量達到209.5g/KWh。由于船舶主機功率超過10000kw，且沒有設(shè)置軸帶發(fā)電機以及其他節(jié)能減排裝置，因此依據(jù)EEDI相關(guān)計算公式可得到船舶設(shè)計階段的EEDI值約為16.73，而根據(jù)相關(guān)規(guī)定（RequiredEEDI=17.188）可知該船不滿足船舶能效設(shè)計指數(shù)需求值的要求，市場競爭力不高。與此同時，對該船能耗情況作進一步分析，發(fā)現(xiàn)船舶柴油機45%以上的熱量沒有轉(zhuǎn)化成有用功，存在較為嚴重的熱損失問題。

2.船舶節(jié)能減排思路分析

由于上文中提到的船舶能耗設(shè)計指標不符合相關(guān)規(guī)定。對此，在船舶設(shè)計與制造過程中，設(shè)計采用行之有效的措施提升船舶能耗效率。通常情況下，船舶能耗效率提升方法主要由以下幾種：（1）改變船舶航行速度，從船舶操作層面進行船舶能耗問題的處理；（2）改善船舶結(jié)構(gòu)，如增加船舶吃水，增加船舶載重量等進行船舶實際能效設(shè)計指數(shù)的降低；（3）引進節(jié)能減排技術(shù)，進行機艙設(shè)備改造，如余熱回收系統(tǒng)的利用、可再生能源的利用、軸帶發(fā)電機的利用、燃氣推進主機的利用等[2]。在本次研究中，設(shè)計通過“引進節(jié)能減排技術(shù)，進行機艙設(shè)備改造”進行船上節(jié)能減排。就余熱回收系統(tǒng)而言，目前較為常見的船舶柴油機余熱回收利用系統(tǒng)主要有兩種類型：其一，將柴油機的余熱轉(zhuǎn)進行收集，用以直接驅(qū)動船舶動力渦輪機發(fā)電，實現(xiàn)余熱有效利用；其二，在船舶上配置余熱鍋爐，通過余熱鍋爐回收船舶柴油機余熱，并將其轉(zhuǎn)化為蒸汽進行蒸汽發(fā)電，用以為船舶電氣設(shè)備供電。在已有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，以余熱利用系統(tǒng)中的汽輪機發(fā)電機組為研究對象，通過改造汽輪機發(fā)電機組改善余熱利用系統(tǒng)整體性能，促進其在船舶節(jié)能減排任務(wù)中，應(yīng)用作用的有效發(fā)揮。

3.基于汽輪機發(fā)電機組改造下船舶節(jié)能減排方案分析

3.1船舶柴油機余熱回收利用系統(tǒng)概述。船舶機艙中所配置的余熱回收利用系統(tǒng)主要由汽輪機發(fā)電機組、動力渦輪機、超低溫排煙余熱鍋爐以及有機工質(zhì)汽輪機發(fā)電機組等共同構(gòu)成。在運行過程中，船舶柴油機排氣會經(jīng)過渦輪增壓裝置、動力渦輪機進入超低溫排煙余熱鍋爐；在余熱鍋爐高壓過熱器、低壓蒸汽等裝置共同作用下產(chǎn)生蒸汽，并進入汽輪機進行發(fā)電，從而實現(xiàn)船舶柴油機余熱的回收利用。3.2汽輪機發(fā)電機組改造技術(shù)方案分析。在本次研究的船舶節(jié)能減排項目中，確定所選用的汽輪機發(fā)電機組類型為補氣凝汽式汽輪發(fā)電機。汽輪機發(fā)電機組在運行過程中，可將余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽經(jīng)由速關(guān)閥引入汽輪機，進行機組發(fā)電；將余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)由補汽口引入汽輪機，進行機組發(fā)電。與此同時，將汽輪機發(fā)電后剩余蒸汽經(jīng)由冷凝器、凝水泵、除氧器等裝置，在此進入鍋爐進行加熱處理，重新生成蒸汽，實現(xiàn)循環(huán)再利用。在本次設(shè)計過程中，為提升汽輪機發(fā)電機組運行的穩(wěn)定性、安全性與可靠性。實現(xiàn)余熱回收利用系統(tǒng)整體性能的有效提升。設(shè)計主軸結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)轂結(jié)構(gòu)，以提升主軸機械性能，確保汽輪機發(fā)電機組運行的穩(wěn)定與可靠；設(shè)計汽輪機組整體結(jié)構(gòu)為“汽輪機+減速箱+發(fā)電機”且與冷凝器、水泵等位于同一底盤，實現(xiàn)集成管控，在節(jié)約機艙空間的同時，提升機組運行效率；設(shè)計通流形式為單列調(diào)節(jié)形式。此外，根據(jù)船舶結(jié)構(gòu)特征、汽輪機特征，在汽輪機發(fā)電機組設(shè)置過程中，確定：（1）冷凝器位于排缸之下，與排缸同在一個底盤之上。（2）冷凝器熱井形態(tài)以桶狀形態(tài)為主，便于冷凝器液位控制。（3）油站位于底盤上，并配有濾油裝置，在使用過程中潤滑油、調(diào)節(jié)油等通過濾油裝置進行過濾后，分別進入潤滑系統(tǒng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)。值得注意的是潤滑油在進入潤滑系統(tǒng)之前，需通過冷油器。（4）油站結(jié)構(gòu)的上部需隔開，油站結(jié)構(gòu)下部需連通，以降低船運行過程中，船體晃動對油站液位的不利影響。（5）科學(xué)設(shè)計軸承回油口的位置，通常情況下回油口應(yīng)安排在底部，并根據(jù)船體運行過程中的傾斜情況進行回油管的科學(xué)布置。（6）科學(xué)選擇機組定位方法，在本次研究項目中利用軸向滑鍵進行機組前軸承座與座架的定位；利用立鍵進行機組排缸與機組底盤的定位；利用徑向鍵進行機組排缸與機組排缸座架的定位，以保證機組定位準確性、科學(xué)性、可靠性。（7）考慮船體晃動對機組軸承存在的影響，設(shè)計運用可傾瓦形式設(shè)置徑向軸承、推力軸承；考慮船體晃動對機組耗油量存在的影響，設(shè)計回油方式為滿溢式回油。（8）在設(shè)計過程中，為提升設(shè)計科學(xué)水平，保證汽輪機組布局的合理性、整體性、協(xié)調(diào)性、完整性，采用三維模型分析法，進行機組、輔機等三維模型的科學(xué)構(gòu)建，實現(xiàn)汽輪機發(fā)電機組科學(xué)布局。

4.節(jié)能減排方法實施效益與研究成果分析

對設(shè)計的汽輪機發(fā)電機組進行試驗分析，發(fā)現(xiàn)：（1）汽輪機發(fā)電機組通過CCS認證，達到汽輪機相關(guān)標準質(zhì)量要求。（2）汽輪機發(fā)電機組相對于常規(guī)汽輪機發(fā)電機組而言，內(nèi)效率大幅度提升，達到72%以上，有利于余熱回收利用系統(tǒng)工作質(zhì)量與效率的提升。（3）汽輪機發(fā)電機組結(jié)構(gòu)布局更合理，實現(xiàn)機艙空間有效節(jié)約。

總而言之，熱損失問題是船舶運行過程中較為常見的問題，也是導(dǎo)致船舶能源浪費的核心要素。隨著造船技術(shù)的不斷提升，船舶柴油機余熱利用系統(tǒng)得以產(chǎn)生并應(yīng)用，但實際效果并不理想。本文通過對余熱利用系統(tǒng)中的汽輪機發(fā)電機組進行分析，旨在進行汽輪機發(fā)電機組有效改造，以通過提升汽輪機性能，提余熱系統(tǒng)工作效率，試驗表明該方法具有較強可行性、實用性，可達到節(jié)能減排、降本增效目的。

參考文獻：

[1]伍家煒,姜殿冬.1000MW發(fā)電機組配置抽汽背壓式給水泵汽輪機甩負荷過程分析及優(yōu)化建議[J].廣東科技,2019,28(06):54-58.

[2]安宗武,張亞夫,伍剛,等.輔機統(tǒng)調(diào)動力源變頻汽輪發(fā)電機組節(jié)能分析[J].熱力發(fā)電,2018,47(05):136-140.

作者:張毅 劉慶明 單位:交通運輸部南海救助局