垃圾焚烧厂汽轮机高低转速应用与研究

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进行变速至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%进行计算，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1.5%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<1.5%时，那么就采用常规转速，此时提高转速最终只会带来效率的降低。而这个1.5%就可以理解为效率的分界点，这个分界点对应的汽轮机功率就是本文所计算寻找的。

(二)投资方面，采用高转速汽轮机，汽轮机叶片中径降低，转子和汽缸都可以变小，材料方面会降低部分成本，而增加的齿轮箱部分则属于增加的成本，机组尺寸较常规机组变长，相应增加了土建成本。经过综合分析，如果采用国产齿轮箱，整体投资成本增加不大。在方案上来说，我们认为提高转速至少带来2%以上的效率提升时，就有增加投资的价值，即，至少保证扣除齿轮箱损失后，至少还有0.5%以上的收益。

(三)维护成本，高转速和常规转速汽轮机相比要增加一个齿轮箱，因此在日常运行维护方面，备品备件的储备方面，在同等运行水平条件下，高转速机组的维护成本要高于常规转速机组。因此在经济性对比时也应考虑维护成本的增加。

4汽轮发电机组性能参数对比

通过各汽轮机厂家提供的热平衡图，在相同的工况下对高低转速汽轮机的效率进行了整理和对比，对垃圾发电汽轮机功率和转速的选型进行分析研究。

表1为本公司的某BOT在建项目已确定的30MW抽凝式汽轮机组，在招标阶段各汽轮机厂家提供的相关数据。由于不同厂家设计的汽轮机不会完全相同，热力系统及效率区别也较大，按最保守的数据对比，高转速的厂家1与低转速的厂家3效率相差约1%。

如按高转速的厂家2与低转速的厂家3对比，效率相差约1.4%，如按上文中所论证的结果，证明30MW的机组比较适合采用低转速，也可以根据不同项目的具体情况进行优化设计后确定汽轮发电机组的转速。

表1 30MW机组性能参数对比

表2为本公司的某BOT在建项目已确定的25MW可调节抽汽机组，可调节抽汽量约为50t/h。高转速的厂家1与低转速的厂家3效率相差约2.2%。

表2 25MW机组性能参数对比

如按高转速的厂家2与低转速的厂家3对比，效率相差约2.6%，所以25MW容量的机组适合用高转速汽轮机。

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