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垃圾焚烧厂汽轮机高低转速应用与研究

北极星环保网来源:四川环境 岳兴月 等2019/9/4 10:35:48我要投稿
所属行业: 固废处理  关键词:垃圾发电厂 垃圾焚烧 焚烧炉

北极星环保网讯:在垃圾发电领域,目前汽轮发电机组的功率通常在6~70MW之间,其中以10~35MW功率机组最多,垃圾发电汽轮机转速通常为常规转速(3000r/min),随着技术的改进更新,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(5000r/min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,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贡献。目前汽轮发电机组的功率通常在6~70MW之间,其中以10~35MW功率机组最多,垃圾发电汽轮机转速通常为常规转速(3000r/min),随着技术的改进更新,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(5000r/min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℃)和中温次高压(如6.2MPa.a,475℃)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基础,常规非再热机型的条件下,进行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10~35MW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。

QQ截图20190903141838.jpgQQ截图20190903140947.jpg

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),因此每一级的焓降也就确定了,因此理论上C0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。

QQ截图20190903140924.jpg

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,因此最佳流速可以理解为一个定值,那么不论转速多少,最佳效率点条件下,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。

QQ截图20190903140941.jpg

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。

延伸阅读:

垃圾焚烧发电项目知识篇

垃圾焚烧电厂基本知识详解

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