垃圾焚燒發(fā)電站的汽輪機(jī)選型及應(yīng)用

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1、垃圾焚燒發(fā)電站的汽輪機(jī)選型及應(yīng)用摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市生活垃圾處理問題顯得越來越突出。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)已越來越多地得到應(yīng)用，它是集經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益為一體的電力利用方式，其發(fā)展前景非常光明。鑒于我國在這方面發(fā)展較晚，目前國內(nèi)汽輪機(jī)機(jī)組效率不高，本文將介紹如何提高垃圾發(fā)電的效率及汽輪機(jī)選型，描述機(jī)組系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)、垃圾發(fā)電、效率、選型、系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)中圖分類號(hào)：U664文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：引言二十世紀(jì)以來，固體廢棄物的排放急劇增加，造成的大氣污染、地下水污染、自然景觀破壞等問題日趨嚴(yán)重。固體廢棄物分為工業(yè)垃圾和城市垃圾兩種，城市垃圾

2、的產(chǎn)量是驚人的。對(duì)城市垃圾的常用處理方法有填埋、堆肥，制沼氣、填海、焚燒和流化床制燃?xì)獾?，其中以焚燒、流化床制燃?xì)獾奶幚矸椒榧?。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在歐美及日本等發(fā)達(dá)國家己得到初步應(yīng)用，并產(chǎn)主了良好的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。焚燒垃圾、回收能源的辦法是我國處理城市垃圾的一個(gè)主要發(fā)展方向。垃圾發(fā)電站簡(jiǎn)介：垃圾發(fā)電通常是指垃圾焚燒發(fā)電，其原理與燃煤發(fā)電基本相同，將垃圾壓實(shí)后，送到粉碎機(jī)粉碎，然后送入垃圾焚燒爐，利用焚燒產(chǎn)生的熱量加熱給水得到蒸汽，蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組做功發(fā)電。此過程包括4次能量轉(zhuǎn)換，即：在焚燒爐內(nèi)垃圾燃燒，生物能轉(zhuǎn)換成蒸汽熱能；在汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽流過汽輪機(jī)噴嘴，熱能轉(zhuǎn)換成

3、蒸汽高速流動(dòng)的動(dòng)能；高速汽流流過工作葉片時(shí)，將流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功，最后通過發(fā)電機(jī)將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子傳遞過來的機(jī)械功轉(zhuǎn)化為電能。垃圾熱值具備以下特點(diǎn)：①垃圾成分經(jīng)常變化（工業(yè)垃圾和生活垃圾的成分非常不同）。②垃圾的含水量的變化（主要與天氣有關(guān)）。③垃圾物理形狀的變化。因此，受垃圾總產(chǎn)量及垃圾熱值的限制，汽輪機(jī)機(jī)組都為小功率機(jī)組，通常為3萬千瓦以下。本項(xiàng)目垃圾發(fā)電站的動(dòng)力系統(tǒng)部分主要包括一臺(tái)20000KW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組、一臺(tái)20000KW抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組以及4臺(tái)500噸/天?臺(tái)（全廠2000噸）的垃圾焚燒余熱鍋爐。正常情況下，每臺(tái)鍋爐輸出主蒸汽參數(shù)

4、為壓力4.OMPa、溫度400°C,輸出主蒸汽45.85t/h,兩臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組以基本負(fù)荷運(yùn)行。提高垃圾發(fā)電的效率及汽輪機(jī)選型當(dāng)今熱力設(shè)備的設(shè)計(jì)必須滿足如下日益嚴(yán)格要求：優(yōu)良的熱力性能高的可靠性運(yùn)行的靈活性具體表現(xiàn)為：效率高適應(yīng)性廣維護(hù)簡(jiǎn)便檢修時(shí)間少能在系統(tǒng)要求的任意負(fù)荷下無故障運(yùn)行對(duì)于汽輪機(jī)而言，導(dǎo)致其機(jī)組效率降低的損失包括如下方面[1]:噴嘴損失。蒸汽流經(jīng)噴嘴時(shí)，部分蒸汽產(chǎn)生擾動(dòng)和渦流,蒸汽和噴嘴表面有摩擦，引起做功能力的損失。動(dòng)葉損失。蒸汽流經(jīng)動(dòng)葉時(shí)，由于汽流與動(dòng)葉表面發(fā)生摩擦和渦流，也會(huì)產(chǎn)生做功能力的損失。余速損失。蒸汽從動(dòng)葉排出時(shí)，絕對(duì)速度具有一定的動(dòng)能，這

5、部分動(dòng)能未能被利用，它會(huì)重新轉(zhuǎn)變成熱能，使排汽焙值升高，引起做功能力的損失。端部損失。在葉片上下兩個(gè)端面的邊界層中，氣流沿通道中心線方向運(yùn)動(dòng)的速度相對(duì)很少，由此產(chǎn)生的離心力不足以抵消壓力梯度。于是就形成由腹面向背面移動(dòng)的氣流，它將葉型背面出口部分氣流由兩端向當(dāng)中排擠，從而形成兩個(gè)旋渦區(qū)，引起能量損失。部分進(jìn)汽損失。它包括：a.鼓風(fēng)損失。動(dòng)葉處在沒有蒸汽流過的部分轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，把蒸汽從動(dòng)葉片一側(cè)鼓到另一側(cè)所產(chǎn)生的附加損失。b.弧端損失。汽流將動(dòng)葉中滯止蒸汽推動(dòng)所消耗的能量。目前，用于垃圾發(fā)電的國內(nèi)小功率汽輪機(jī)，由于技術(shù)陳舊，效率較低，汽耗、熱耗較高。其大部分源于上世紀(jì)的國外早

6、期技術(shù)，其工作轉(zhuǎn)速為3000rpm）采用套裝轉(zhuǎn)子。盡管國內(nèi)的生產(chǎn)廠家對(duì)這種早期的國外技術(shù)進(jìn)行了機(jī)型的改進(jìn)，但整體設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)形式方面仍然沒有根本性的改變。自上世紀(jì)后期，在小功率汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)方面，國外的一流生產(chǎn)廠家已對(duì)其做出了革命性的改進(jìn)。為此，我們從捷克SKODA引進(jìn)了其90年代的汽輪機(jī)技術(shù)，將汽輪機(jī)由原來的3000rpm提高到更高的轉(zhuǎn)速，一般汽輪機(jī)的重量與其轉(zhuǎn)速的m次方成反比，其中1