垃圾焚烧发电站的汽轮机选型及应用

垃圾焚烧发电站的汽轮机选型及应用

发表时间：2018-06-25T15:55:19.350Z 来源：《电力设备》2018年第6期作者：王祥[导读] 摘要：随着能源危机的日益加剧，各种新能源得到了很好的开发利用。

(安徽新力电业高技术有限责任公司安徽省合肥市 230093) 摘要：随着能源危机的日益加剧，各种新能源得到了很好的开发利用。其中，集经济效益、社会效益、环境效益为一体的垃圾焚烧发电技术，就得到了越来越多的推广应用，未来将具有极其光明的发展前景。由于这项技术在我国应用的时间较短，目前的发电站汽轮机机组工作效率并不高。本文针对垃圾焚烧发电站的汽轮机选型及应用进行了生重点研究，希望对提高发电站汽轮机机组工作效率所有贡献。

关键字：垃圾焚烧；发电站；汽轮机；选型；应用伴随着社会经济的迅猛发展以及人们生活水平的日益提升，工业生产垃圾与居民生活废弃物的排放量急剧增加，造成了大气污染、地下水污染、自然景观破坏等一系列环境问题。为此，我国引进了在欧美地区及日本等发达国家己经取得了良好应用效果的垃圾焚烧发电技术，既解决了过剩垃圾无处排放的问题，又减少了煤炭、石油的利用率。但是，在垃圾焚烧发电站的汽轮机造型及应用方面，有必要进行专项研究，以便于汽轮机机组工作效率的快速提升。

1.垃圾焚烧发电的工作原理

垃圾焚烧发电的工作原理与传统的燃煤发电基本相同，其大体步骤为：先将垃圾压实，再通过粉碎设备进行粉碎；送到垃圾焚烧炉中，通过焚烧产生的热量加热给水得到蒸汽，蒸汽再推动汽轮发电机组做功，最终实现电能发送。

2.垃圾热值对汽轮机选型的影响

垃圾热值具有以下特点：1)工业垃圾和生活垃圾的成分相差很大；2)由于天气等原因，垃圾的含水量经常变化；3)垃圾没有规则的物理形状。鉴于以上特点，垃圾焚烧发电汽轮机机组适合采用3万千瓦以下的小功率机组。

3.垃圾焚烧发电站对汽轮机的技术要求

垃圾焚烧发电站对汽轮机的技术要求主要包括：1)在额定工况和各种变化工况下，汽轮机具有较高的热效率；2)在各种参数的变化范围内，面保证汽轮机的可靠运行；3)汽轮机保证结构紧凑、质量小；4)汽轮机每年连续运行时间应保持8000h以上；5)在蒸汽流量变化较大的情况下，依然保持稳定运行；6)在低流量(10%-20%)环境下，能够连续运行几个小时；7）能够适应蒸汽温度的剧烈变化；8)能够在较大的超温范围内正常运行，超过电站用汽轮机的标准要求；9)能够在较大的低参数范围内运行，超过电站用汽轮机的标准要求。10）迅速冷、热起动；11)可实现快速并网和带负荷；12)具备前压调节功能，确保锅炉和系统内射汽、抽汽设备的正常运行；13)控制系统具备较高的自动化水平；14)控制系统具备较高的可靠性及控制精度；15)辅机系统在各种运行参数的变化下，依然保持安全可靠运行；16)汽轮机系统的主要控制操作应在主控室内完成；17)符合电站用汽轮机及其辅机的各种技术要求。

4.汽轮机的选型及应用 4.1汽轮机的类型

汽轮机主要有以下四种类型：1)凝汽式汽轮机；2)抽汽凝汽式汽轮机；3)背压式汽轮机；4)抽汽背压式汽轮机。它们各自的应用情况为：凝汽式汽轮机适在纯粹发电的情况下使用；抽汽凝汽式汽轮机适合在变化波动的热负荷时使用；背压式汽轮机和抽汽背压式汽轮机适合在具有持续稳定的热负荷时使用。

4.2影响汽轮机选型的要素 4.2.1锅炉受热面温度要合理

由于垃圾的成分非常复杂，在焚烧之后，会产生HCl、HF、SO2等多种有害成分。低温时就会产生酸性腐蚀，高温环境下甚至会腐蚀金属。因此，焚烧锅炉受热面温度不要超过450℃。

4.2.2蒸汽温度与压力的影响

蒸汽温度的提高会造成锅炉过热器面积的增加；蒸汽压力的提高会增加锅炉水冷壁管壁的厚度。两者都增加了锅炉的耗钢量及制造成本。

4.2.3恰当选取锅炉蒸汽参数

如果锅炉的蒸汽参数若选取不当，例如蒸汽温度为450℃，压力为615Mpa时，就会加大汽轮机尾部通流区的湿度，这不但会降低热效率，不会对汽轮机的安全运行构成威胁。

4.2.4选用适合的锅炉材质

根据我国目前的中小型机组蒸汽参数匹配情况，锅炉主蒸汽温度应控制在430℃以下，锅炉受热面、主蒸汽管均可采用20号钢，替代以往的合金钢，使工程造价得到有效控制。

综合以上因素，垃圾火烧发电站适合选用进汽温度为425℃，压力为4.5Mpa的汽轮发电机组，汽轮机的相对内效率在80%-83%之间。 5实例分析 5.1具体情况

山东菏泽垃圾焚烧发电厂选用的是杭州汽轮机股份有限公司生产的C6-3.43/0.98抽凝式汽轮机，其详细参数见表1。

表1菏泽垃圾焚烧发电厂抽凝式汽轮机参数明细表

5.2热力系统

该发电系统采用的是三炉二机的配置；主要的汽水系统采用了母管制；共三级回热级数，分别为：高压加热器、除氧器、低压加热器。

5.3转换效率

在公式η=η2a×η2b中，η2表示蒸汽热能转换为电能的效率，η2b表示发电机效率。在本案例中，抽凝式汽轮机在纯凝汽的工况下汽耗约为5kg/kWh，在锅炉中吸取的热耗为10823kJ/kWh。η2a=3600/10823=33.2%，η2b可取为96%，求得η2=31.9%。

结束语：

在我国，垃圾焚烧发电作为一个新兴的环保产业，不但实现了真正意义上的垃圾回收再利用，更在一定程度上缓解了能源危机。相信随着这一产业的快速发展，汽轮机的选型会越来越合理，汽轮机机组的工作效率也会越来越高，推动垃圾焚烧发电产业实现更好的发展。

参考文献：

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