垃圾焚烧厂汽轮机高低转速应用与分析.docx
垃圾焚烧厂汽轮机高低转速应用与分析在垃圾发电领域，目前汽轮发电机组的功率通常在670MW之间，其中以1035MW功率机组最多，垃圾发电汽轮机转速通常为常规转速(3000rmin),随着技术的改良更新,为了提高垃圾焚烧发电厂汽轮机的效率，汽轮机厂开发了高转速垃圾发电用汽轮机(5000rmin以上)，并且在多个项目投入使用。随着时代的发展，高转速汽轮机的占有率也在不断的提高。通过各汽轮机厂家提供的热平衡图，在一样的工况下对高低转速汽轮机的效率开展了整理和比照，对垃圾发电汽轮机功率和转速的选型开展分析研究，得出结论，在中温次高压条件下(6.2MPa.a,475)或其它蒸汽参数但蒸汽容积流量相当的条件下，汽轮机功率等级在25MW级及以下时，推荐选用高转速汽轮机，功率在30MW等级以上时，推荐选用常规转速汽轮机。1概述随着全球对环保、节能的要求越来越高，各行各业都在努力为环保事业做出更大的奉献。目前汽轮发电机组的功率通常在670MW之间，其中以1035MW功率机组最多，垃圾发电汽轮机转速通常为常规转速(3000rin),随着技术的改良更新，为了提高垃圾焚烧发电厂汽轮机的效率，汽轮机厂开发了高转速垃圾发电用汽轮机(5000rmin以上)，并且在多个项目投入使用。垃圾焚烧是环保行业的龙头产业，拥有更多节能优化的空间。汽轮机是垃圾焚烧发电厂中最重要的节能设备之一,汽轮机的选型是否合理，对垃圾发电厂的经济会产生很大的影响，所以提高汽轮机的效率势在必行。提高汽轮机效率最简单直接的方式就是提高汽轮机的进汽参数，但受垃圾焚烧锅炉技术的影响，提高锅炉出口蒸汽参数的方案难度相对较大，在技术上成熟度不高，目前国内已投产垃圾发电项目中采用蒸汽参数在中温中压（如3.8MPa.a,390。C）和中温次高压中口6.2MPa.a,475。C）参数是主流，其中中温次高压参数机组市场占比越来越大。另一种提高机组效率的方式就是提高汽轮机的转速，提高转速后汽轮机的尺寸、体积、重量均可减小，这不仅使制造成本大大降低，同时使汽轮机的内效率大大提高，从而使工厂建设成本和运行成本降低，因此，提高汽机转速是目前垃圾焚烧发电领域汽轮机制造厂广泛采用的一种方式，该技术成熟、可靠。本文主要以中温次高压进汽参数为根底，常规非再热机型的条件下，开展汽轮机高转速和常规转速的选型论证。2高转速汽轮机的特点对于小型垃圾发电机组而言，汽轮机组功率一般相对较小，大多均小于50MW,以1035MW等级居多。机组容量小，进汽量也相对少，对于常规3000RPM小功率汽轮机，在设计上叶片叶根及根茎较高，叶片短，高压前几级都有较大部分进汽度，叶顶叶根部位边界层流损失大，因此级效率较低。图速比-级效率曲线因此，在设计通流时，初排通流后，级的速比应该是一个定值（0.5左右），因此每一级的焰降也就确定了，因此理论上CO也是一个定值，那么轮周速度U的数值也就确定出来了，如果转速确定，级的叶片的中经尺寸就计算出来了。根据以下公式，U值不变的条件下，提高转速，可以降低叶片的中径。通过级的容积流量Gv是一个定值，叶片的出口流速C也是有设计范围要求，因此最正确流速可以理解为一个定值,那么不管转速多少，最正确效率点条件下，级通流面积A计算出来也是一个定值。根据以下公式可以看出，通流面积A不变的条件下，降低叶片中径，可以增加叶片的高度。叶片高度增加，可以减少叶片的二次流损失，减少部分进汽度，增加做功能力，从而提高级效率。这里讲解的比较简单，实际的计算是一个复杂反复迭代的过程，通流的设计需要反复的调整。小功率机组通过提高转速带来的效率提升更明显，因为其叶片相对较短，而大功率机组，由于蒸汽流量本身比较大，叶片设计已比较长，损失小，提高转速也能够提高效率，但相比之下带来的提升较低。综上可以看出，提高转速可以提高汽轮机级效率，但提高转速的同时，也增加了叶片的设计难度，所以，各汽轮机厂家也是根据自己的技术特点选择高转速。目前国外最高的已做到10000rpm以上。3转速与功率的匹配选型在通流设计上来说，提高汽轮机转速可以提高汽轮机通流效率，但实际工程设计时，采用高转速时还需配套齿轮箱开展变速至3000RPM,以匹配电网频率要求。由于齿轮箱传动有机械损失，通常按1.5%开展计算，虽然进口齿轮箱机械损失会更小一点，但一般也很难做到小于1%,因此，高转速汽轮机实际发电功率输出需要额外扣除1.5%的机械损失。增加齿轮箱，会增加齿轮箱的投资成本，整个机组尺寸变长，相应会增加土建成本，因此汽轮机转速的选择可以从以下3个方面考虑：(一)机组效率，由于汽轮发电机组机械效率中会扣除L5%齿轮箱会的效率，因此，我们选择汽轮机转速时，如果提高转速可以带来1.5%的效率提升时，那么就可以考虑采用高转速汽轮机，如果效率提升2%时推荐采用高转速，反之推荐采用低转速。再结合我公司工程以往工程实践和目前较成熟的汽轮机技术水平条件下，得出以下结论，在中温次高压条件下(6.2MPa.a,475)或其它蒸汽参数但蒸汽容积流量相当的条件下。1、25MW级及以下功率汽轮机推荐采用高转速。2、30MW及以上功率汽轮机推荐采用常规转速。
