水泥爐窯余熱發(fā)電汽輪機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)
2009-12-04 00:00
南京汽輪電機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司建廠50年來，一直致力于電站汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)制造。企業(yè)不斷緊跟經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)的需求。開發(fā)不同類型的產(chǎn)品，迄今為止，已設(shè)計(jì)制造各類汽輪機(jī)100多個(gè)品種，派生產(chǎn)品400多種。進(jìn)入二十一世紀(jì)，集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)更是著眼于發(fā)展，著眼于未來，非常正確的選擇與北京全四維動(dòng)力科技有限公司合作，共同研制開發(fā)具有世界先進(jìn)水平的各類型電站汽輪機(jī)。在研制開發(fā)過程中，吸取總結(jié)了我國(guó)在葉輪機(jī)械氣動(dòng)熱力學(xué)取得的科研成果，在已成功應(yīng)用于我國(guó)汽輪機(jī)行業(yè)老產(chǎn)品改造、新產(chǎn)品開發(fā)的全三維技術(shù)基礎(chǔ)上，努力開拓進(jìn)取，不斷技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)出更為先進(jìn)具有當(dāng)代國(guó)際領(lǐng)先水平的準(zhǔn)四維/全四維技術(shù)，并把這一頂尖技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用于汽輪機(jī)老產(chǎn)品改造和新產(chǎn)品的開發(fā)。集團(tuán)公司落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，本著建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)宗旨，組織開發(fā)了多種余熱利用發(fā)電設(shè)備，其中水泥生產(chǎn)線余熱發(fā)電用汽輪機(jī)是近幾年重點(diǎn)開發(fā)的，具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的產(chǎn)品。
目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的水泥生產(chǎn)線，仍然有大量350℃以下的低溫余熱不能完全利用，回收水泥生產(chǎn)過程中的低溫余熱，用來發(fā)電，可有效減少水泥生產(chǎn)過程中的能源消耗，同時(shí)降低了廢氣排放的溫度，有效的減輕水泥生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的熱污染，具有顯著的節(jié)能和環(huán)保意義，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，有很大的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景，南汽輪集團(tuán)研制開發(fā)的這種技術(shù)先進(jìn)的汽輪機(jī)，已和各水泥企業(yè)簽定了30多臺(tái)套合同，其中海螺集團(tuán)占了絕大多數(shù)。引起水泥行業(yè)和汽輪機(jī)行業(yè)的普遍關(guān)注。
1．水泥窯低溫余熱汽輪機(jī)主要設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)
南汽輪集團(tuán)與北京全四維動(dòng)力科技有限公司共同研制開發(fā)的用于水泥生產(chǎn)線低溫余熱利用汽輪機(jī)，皆為雙壓（帶一級(jí)補(bǔ)汽）、單缸、沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)。
1.1汽輪機(jī)主要技術(shù)規(guī)范
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7MW系列 |
9MW系列 |
18MW系列 |
30MW系列 |
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額定功率MW |
7.5 |
9 |
18 |
30 |
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功率等級(jí)范圍MW |
6～12 |
8～12 |
17～24 |
25～32 |
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額定主蒸汽壓力MPa.a |
1.05 |
0.689 |
0.689 |
0.689 |
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主蒸汽溫度℃ |
320 |
317 |
315～330 |
312～330 |
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主汽壓力范圍MPa.a |
0.981～1.27 |
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補(bǔ)汽壓力 |
0.12～0.25 |
0.12～0.137 |
0.11～0.14 |
0.12～0.14 |
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補(bǔ)汽流量t/h |
1～5 |
1～6 |
1～6 |
3～11 |
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給水溫度℃ |
35～45 |
35～45 |
35～45 |
35～45 |
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汽耗kg/kW.h |
5.68 |
5.61 |
5.6 |
5.58 |
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熱耗kJ/kW.h |
16285 |
16845 |
16075 |
16458 |
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汽輪機(jī)級(jí)數(shù) |
11 |
9 |
9 |
10 |
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末級(jí)葉片葉片長(zhǎng)度mm |
300 |
330 |
485 |
665 |
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汽輪機(jī)本體重量t |
～46.5 |
～45 |
～61 |
92 |
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配汽方式 |
節(jié)流調(diào)節(jié) |
節(jié)流調(diào)節(jié) |
節(jié)流調(diào)節(jié) |
節(jié)流調(diào)節(jié) |
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回?zé)嵯到y(tǒng) |
無 |
無 |
無 |
無 |
1.2通流部分設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)
水泥窯低溫余熱汽輪機(jī)通流部分的設(shè)計(jì)，在技術(shù)方面最突出的特點(diǎn)是采用當(dāng)代更為先進(jìn)的、在成熟的全三維技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的、具有當(dāng)代國(guó)際領(lǐng)先水平的準(zhǔn)四維/全四維技術(shù)，對(duì)通流部分及主汽閥、調(diào)節(jié)閥、汽缸等各部分主蒸汽流經(jīng)的部位進(jìn)行全面系統(tǒng)設(shè)計(jì)，達(dá)到節(jié)約能源、降低消耗、提高經(jīng)濟(jì)性和增加出力（在同等主蒸汽流量下）的目的。
（1） 采用先進(jìn)的非數(shù)值優(yōu)化方法（遺傳算法）與常規(guī)的數(shù)值優(yōu)化方法相結(jié)合，針對(duì)不同工作條件下的葉片型線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。使得葉片型線損失很??；葉片前緣設(shè)計(jì)使得葉片對(duì)來流攻角變化不敏感；較薄的葉片尾緣減小了葉片的尾跡損失；較大的葉片最大厚度增強(qiáng)了葉片的剛性。
（2） 末幾級(jí)采用彎扭聯(lián)合成型靜葉柵。改變靜葉柵內(nèi)部的流場(chǎng)，減小葉片損失，從而大幅度提高汽輪機(jī)的級(jí)效率。
（3） 通流部分子午面光顧。光滑順暢的子午面型線可以減小因子午面形狀突變而帶來的額外損失。
（4） 動(dòng)葉自帶圍帶整圈聯(lián)接。通過預(yù)扭裝配使動(dòng)葉片形成整圈聯(lián)接，可以使動(dòng)葉片振動(dòng)應(yīng)力減小，不存在鉚接造成的應(yīng)力集中，運(yùn)行安全可靠。
（5） 采用新一代梳齒式汽封。經(jīng)過多年實(shí)驗(yàn)研究，及國(guó)內(nèi)外機(jī)組實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，梳齒式汽封是密封效果最好的結(jié)構(gòu)形式。梳齒式汽封以其特有的擾流作用，最大限度的減小漏汽，尤其是在沖動(dòng)式汽輪機(jī)。
（6） 全部采用焊接隔板。焊接隔板剛性好，強(qiáng)度大，能夠保證靜葉內(nèi)汽道形狀準(zhǔn)確，光潔度高。
1.3汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)
南汽輪集團(tuán)設(shè)計(jì)制造的水泥爐窯低溫余熱利用系列汽輪機(jī)，為低壓、單缸、沖動(dòng)、帶一級(jí)補(bǔ)汽（雙壓）凝汽式汽輪機(jī)。其基本結(jié)構(gòu)如上圖所示。
汽輪機(jī)采用節(jié)流調(diào)節(jié)，無調(diào)節(jié)級(jí)。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子根據(jù)進(jìn)汽參數(shù)和功率的不同分別由9、10、11個(gè)壓力級(jí)組成。采用組合套裝結(jié)構(gòu)。
汽缸前端借助于“貓爪”與前軸承座相連，在垂直方向設(shè)有定位左右膨脹的垂直鍵，以保證軸承座在膨脹時(shí)中心不致變動(dòng)。前軸承座坐于前座架上，前座架上裝有熱膨脹傳感器，以反映汽輪機(jī)靜子部分的熱膨脹。后汽缸則支承在左右兩側(cè)的后座架上，在左右后座架與后缸連接面上設(shè)有橫銷，與汽輪機(jī)軸中心線的交點(diǎn)構(gòu)成汽缸熱膨脹的死點(diǎn)。
前軸承座內(nèi)裝有測(cè)速機(jī)構(gòu)，主油泵，危急遮斷裝置，軸向位移傳感器，徑向及推力聯(lián)合軸承。后軸承座與后汽缸一體，裝有汽輪機(jī)后軸承和發(fā)電機(jī)前軸承。30MW系列僅裝有汽輪機(jī)后軸承。后軸承蓋上裝有汽輪機(jī)盤車裝置。盤車裝置由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過蝸輪蝸桿副及齒輪減速達(dá)到所需要的盤車速度。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于盤車速度時(shí)，盤車裝置能自動(dòng)退出工作位置。在無電源的情況下，在盤車電動(dòng)機(jī)的后軸伸裝有手輪，可以進(jìn)行手動(dòng)盤車。
水泥爐窯余熱鍋爐產(chǎn)生的低壓蒸汽經(jīng)電動(dòng)隔離閥進(jìn)入位于汽輪機(jī)前部的一個(gè)或者兩個(gè)主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合汽閥，通過主蒸汽管路，由前汽缸下部進(jìn)入前汽缸蒸汽室，經(jīng)若干級(jí)作功后，與補(bǔ)汽混合，再經(jīng)后幾級(jí)壓力級(jí)作功后排入凝汽器凝結(jié)成水，借助于凝結(jié)水泵打出，經(jīng)汽封加熱器及除氧器后，再重新進(jìn)入余熱鍋爐。
1.3.1汽缸的設(shè)計(jì)
該系列汽輪機(jī)的汽缸，根據(jù)功率的不同，分為兩種組合形式：汽缸前部（前汽缸）和排汽缸（后汽缸）兩段組成；汽缸前部（前汽缸）、汽缸中部（中汽缸）和排汽缸（后汽缸）三段組成。各部分之間采用垂直中分面和螺栓聯(lián)接。汽缸分為上下兩半，前后分別裝有汽封，以保證蒸汽不外泄漏。前汽缸在下半前端有支承貓爪與前軸承座聯(lián)接，前汽缸前貓爪采用下貓爪中分面支承方式，消除了機(jī)組運(yùn)行中汽缸中心抬高問題。
前缸內(nèi)鑄有蒸汽室，蒸汽室為全周進(jìn)汽，下部有兩個(gè)進(jìn)汽口與主蒸汽管道焊接聯(lián)接到主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合汽閥。由于采用節(jié)流調(diào)節(jié)，改變了常規(guī)電站中、小機(jī)組群閥控制或凸輪配汽的方式；沒有回?zé)岢槠?，減少了下半抽汽口，前汽缸的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，接近薄壁圓筒型，使得在啟動(dòng)和運(yùn)行過程中，受熱均勻，膨脹穩(wěn)定。
該系列汽輪機(jī)為雙壓汽輪機(jī)，中間有一部分更低壓力的飽和蒸汽，進(jìn)入汽輪機(jī)，與主流蒸汽混合后，繼續(xù)做功。為了保證低壓飽和蒸汽能與主流蒸汽很好的混合，不影響機(jī)組的正常運(yùn)行。也就是說為使補(bǔ)汽順利進(jìn)入汽輪機(jī)，真正實(shí)現(xiàn)雙壓運(yùn)行。在汽缸的設(shè)計(jì)中，除設(shè)有補(bǔ)汽進(jìn)汽口外，在缸體上適當(dāng)增加汽室空間，使補(bǔ)汽進(jìn)入汽缸后，可迅速擴(kuò)散，減少對(duì)主流蒸汽的擾動(dòng)沖擊，穩(wěn)定的流向后幾級(jí)，完成作功使命。
低壓缸基本借用常規(guī)電站汽輪機(jī)高一功率等級(jí)汽輪機(jī)的低壓缸。如7MW系列、9MW系列的汽輪機(jī)，用常規(guī)電站15MW等級(jí)汽輪機(jī)的后汽缸；18MW系列的汽輪機(jī)用常規(guī)電波30MW等級(jí)汽輪機(jī)的后汽缸；30MW系列的汽輪機(jī)用常規(guī)電站50MW等級(jí)汽輪機(jī)的后汽缸。
1.3.2汽輪機(jī)配汽的設(shè)計(jì)
水泥爐窯余熱發(fā)電用汽輪機(jī)為了快速啟動(dòng)，而且能夠在滑壓方式下運(yùn)行，要求汽輪機(jī)的配汽能夠滿足這樣的要求。常規(guī)中小汽輪機(jī)采用噴嘴配汽，這種配汽方式在空載和低負(fù)荷時(shí)只有部分進(jìn)汽度，這種情況對(duì)汽機(jī)暖機(jī)不利，特別在快速啟動(dòng)時(shí)尤為明顯，為此在設(shè)計(jì)配汽時(shí)，進(jìn)汽部分的控制不再采用普通的噴嘴調(diào)節(jié)方式，而是采用全部噴嘴同時(shí)進(jìn)汽的節(jié)流調(diào)節(jié)控制方式，汽機(jī)啟動(dòng)時(shí)靠調(diào)節(jié)閥控制轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)并網(wǎng)；正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)閥全開，汽輪機(jī)處于滑壓運(yùn)行狀態(tài)。此種進(jìn)汽方式使汽輪機(jī)進(jìn)汽部分始終處于均勻受熱狀態(tài)，這樣就能滿足在整個(gè)啟動(dòng)過程，及低負(fù)荷時(shí)能夠保證汽機(jī)進(jìn)汽均勻，以利于汽機(jī)快速啟動(dòng)，特別在汽機(jī)利用調(diào)節(jié)汽閥自動(dòng)升速啟動(dòng)時(shí)。同時(shí)這也為汽機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)奠定了基礎(chǔ)。
1.3.3主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合汽閥的設(shè)計(jì)
主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合汽閥布置在汽輪機(jī)頭部運(yùn)轉(zhuǎn)層上。分為單主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合汽閥和雙主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合汽閥。單主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合汽閥，位于汽輪機(jī)軸中心線上，雙主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合汽閥，布置于軸中心線的兩側(cè)。汽閥用剛性座架安裝在基礎(chǔ)上。主汽閥分為立式與臥式兩種，調(diào)節(jié)汽閥為立式布置。兩閥閥殼鑄為一體，使結(jié)構(gòu)緊湊。聯(lián)合汽閥在水平方向鑄有四個(gè)支腳，整個(gè)汽閥靠此支撐在構(gòu)架上，受熱膨脹時(shí)，汽閥在構(gòu)架中以其中一個(gè)腳為死點(diǎn)，其余三個(gè)腳可以在平面內(nèi)滑動(dòng)。汽閥構(gòu)架是用鋼板焊接而成的，座落在汽輪機(jī)運(yùn)行平臺(tái)的基礎(chǔ)上，用螺栓加以固定。
主汽閥為單座球形閥，閥碟的端部為半球形。啟動(dòng)時(shí)，先打開預(yù)啟閥，減小閥碟前后的壓差，從而減小了閥門的提升力。閥座與閥殼采用熱壓裝配保證過盈，閥座帶有一段擴(kuò)散段減少蒸汽流動(dòng)損失。預(yù)啟閥開足后閥桿繼續(xù)移動(dòng)帶動(dòng)閥碟開啟。閥碟上方由定位塊固定，主汽閥開到位后定位塊與閥蓋配合緊密完全吻合，達(dá)到了密封的效果。閥蓋向下延伸一部分作為閥碟套筒，在閥碟開啟過程中能起到導(dǎo)向作用。在套筒與閥碟間又裝有平鍵以防止閥碟在汽流沖擊下旋轉(zhuǎn)。閥桿外裝有閥桿套筒和隔離套，兩個(gè)隔離套形成兩個(gè)抽汽腔室，第一段隔離套形成的抽汽腔室引出的也就是閥桿的一次漏汽，與補(bǔ)汽管道相連。第二段隔離套形成的抽汽腔室引出的也就是閥桿的二次漏汽，與汽封抽汽器相連。因而不會(huì)使漏汽漏入汽機(jī)房，同時(shí)又充分利用了漏汽的熱量。閥桿和閥桿套筒的表面均經(jīng)過氮化以提高耐磨性。在閥碟外裝有一個(gè)蒸汽濾網(wǎng)，網(wǎng)板是用不銹鋼板卷成的圓筒，上邊鉆有若干個(gè)小孔，能防止汽流中的機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入汽輪機(jī)的通流部分。
調(diào)節(jié)汽閥有閥碟、閥座、閥桿汽封、閥套等零件。閥蓋用雙頭螺栓、罩螺母堅(jiān)固在閥殼上，其閥蓋與閥殼的密封面上不放墊片，而以表面加工精度和研磨的方法來保證汽密性。閥碟與閥座的配合部分為球形截面。閥座上的配合部分為的錐體，下面帶有一個(gè)擴(kuò)散段，減少了流動(dòng)損失。在閥蓋上用銷子固定有一個(gè)閥套，套在閥碟外面，閥碟外圓有汽封槽。閥碟內(nèi)一個(gè)預(yù)啟閥。閥碟上部空間為卸載室，設(shè)計(jì)中選用卸載直徑與閥碟配合直徑相同的結(jié)構(gòu)，達(dá)到了100%卸載，減小了閥門提升力。閥座與閥殼采用熱壓裝配保證過盈。閥座與閥殼另被兩個(gè)徑向?qū)χ玫膱A柱銷固定，保證在運(yùn)行中閥座不松動(dòng)。閥桿汽封和隔離套抽汽形式及去向與主汽閥相同。
1.3.4補(bǔ)汽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
雙壓式汽輪機(jī)，補(bǔ)汽能否真正投入，是汽輪機(jī)能否實(shí)現(xiàn)雙壓運(yùn)行的關(guān)鍵所在。在我們所設(shè)計(jì)的用于水泥爐窯低溫余發(fā)電汽輪機(jī)投運(yùn)之前，國(guó)內(nèi)也有過水泥窯低溫余熱發(fā)電雙壓（帶補(bǔ)汽）汽輪機(jī)投入運(yùn)行，但補(bǔ)汽不能真正投入，實(shí)際都是單壓運(yùn)行，沒有達(dá)到最初的設(shè)計(jì)要求，影響整個(gè)電站的出力，降低了經(jīng)濟(jì)效益。
我公司在設(shè)計(jì)該類汽輪機(jī)之前，已經(jīng)設(shè)計(jì)制造了用于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置的雙壓（帶補(bǔ)汽）汽輪機(jī)，并且運(yùn)行情況良好，真正實(shí)現(xiàn)了雙壓運(yùn)行。我們?cè)谠O(shè)計(jì)制造水泥斷窯低溫余熱發(fā)電汽輪機(jī)的過程中，充分利用我們已有的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合該類汽輪機(jī)補(bǔ)汽壓力更低、飽和蒸汽及補(bǔ)汽量小的特殊要求，設(shè)計(jì)出了名符其實(shí)的雙壓汽輪機(jī)。
首先，我們?cè)谠O(shè)計(jì)汽缸時(shí)（如前所述）加大了補(bǔ)汽進(jìn)入的汽室空間，以使補(bǔ)汽進(jìn)入汽缸后能夠迅速擴(kuò)散，減少對(duì)主流蒸汽的沖擊，使汽流盡量均勻流動(dòng)。其二，補(bǔ)汽為飽和蒸汽，相對(duì)濕度較大。為了防止過多的水滴進(jìn)入汽機(jī)，影響主流蒸汽。在補(bǔ)汽進(jìn)入口增加了防水滴濾網(wǎng)，減少了進(jìn)入汽缸內(nèi)的水滴。其三，由于運(yùn)行的的狀況千變?nèi)f化，補(bǔ)汽投入時(shí)，補(bǔ)汽溫度與補(bǔ)汽口的主流蒸汽溫度，尤其是與補(bǔ)汽口汽缸壁溫度有較大的溫度差別。因此，補(bǔ)汽通過補(bǔ)汽口進(jìn)入汽缸，將使汽缸壁溫度降低，造成上下缸溫差增加，膨脹不均勻，甚至使機(jī)組振動(dòng)增大，影響機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。為避免補(bǔ)汽通過汽缸進(jìn)汽口進(jìn)入汽輪機(jī)時(shí)，使汽缸壁溫降低，設(shè)計(jì)時(shí)在補(bǔ)汽進(jìn)汽口增加導(dǎo)汽管，使補(bǔ)汽通過導(dǎo)汽管直接進(jìn)入汽缸，補(bǔ)汽不直接與進(jìn)汽口汽缸壁接觸，從而保證汽缸壁溫不因補(bǔ)汽進(jìn)入而發(fā)生較大的變化。保證補(bǔ)汽能順利的投入，實(shí)現(xiàn)雙壓運(yùn)行。
1.4凝汽器的設(shè)計(jì)
水泥爐窯余熱發(fā)電用汽輪發(fā)電機(jī)組，其運(yùn)行方式與常規(guī)電站汽輪發(fā)電機(jī)組相似，帶基本負(fù)荷長(zhǎng)期運(yùn)行。不需要象調(diào)峰機(jī)組頻繁啟停。但由于是用水泥爐窯窯頭窯尾余熱所產(chǎn)生的廢汽作工質(zhì)，且廢汽的產(chǎn)生是連續(xù)的。但汽輪機(jī)并不能立即啟動(dòng)，當(dāng)鍋爐壓力、溫度達(dá)到一定值時(shí)汽輪機(jī)才能投入啟動(dòng)，由于汽機(jī)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等原因汽機(jī)啟動(dòng)比較慢，在冷態(tài)時(shí)更如此，由于汽機(jī)啟動(dòng)時(shí)耗汽量較小，余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，除少部分進(jìn)入汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)外，其余部分若不回收，將對(duì)空排放，是必造成能源浪費(fèi)，同時(shí)產(chǎn)生很大的噪聲，不符合環(huán)保要求。因此，系統(tǒng)通常均設(shè)有旁路系統(tǒng)，回收多余蒸汽。在電站汽機(jī)熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一般采用在汽機(jī)主汽門前加裝一套旁路系統(tǒng)，通過一級(jí)減溫減壓閥，然后再通入冷凝器，由于一級(jí)減溫減壓之后蒸汽參數(shù)仍然較高，為此在設(shè)計(jì)冷凝器時(shí)在其喉部設(shè)計(jì)一個(gè)二級(jí)減溫減壓裝置，將一級(jí)減溫減壓后的蒸汽再次減溫減壓后排入冷凝器。由于有了旁路系統(tǒng)，汽輪機(jī)滑參數(shù)啟動(dòng)更加方便可行，并使得整個(gè)電站啟動(dòng)時(shí)間大大縮短。
同時(shí)考慮水泥爐窯余熱發(fā)電站運(yùn)行時(shí)，汽機(jī)故障停機(jī)，而這時(shí)水泥生產(chǎn)線、余熱鍋爐仍然在運(yùn)行，一般仍要求凝汽器能接受這部分蒸汽。從熱力角度，常規(guī)冷凝器將不滿足要求，設(shè)計(jì)的冷凝器體積較常規(guī)的要大。本機(jī)組凝汽器帶有主蒸汽第二級(jí)減溫減壓器，補(bǔ)汽由于壓力較低，通過管路直接拉入凝汽器。
1.5控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
該類型汽輪機(jī)采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。DEH-NTK數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)是我公司自主開發(fā)的一種經(jīng)過實(shí)踐運(yùn)行考核的成熟的電調(diào)系統(tǒng)，其性能指標(biāo)和功能充分滿足用戶需求。其數(shù)字電子部分由一個(gè)電子控制柜及操作員站等組成，該系統(tǒng)設(shè)備將DEH、ETS一體化設(shè)計(jì)供貨，運(yùn)轉(zhuǎn)層上汽機(jī)信號(hào)的監(jiān)測(cè)控制和保護(hù)全部進(jìn)入DEH系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)控制、監(jiān)測(cè)和保護(hù)一體化，同時(shí)控制系統(tǒng)參數(shù)在線可調(diào)，極大方便了運(yùn)行人員。
液壓部分由伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)、保安系統(tǒng)、及供油系統(tǒng)組成。電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)均由電液轉(zhuǎn)換器及油動(dòng)機(jī)組成，完成控制器的指令控制相應(yīng)閥門開度；保安系統(tǒng)完成手動(dòng)停機(jī)、機(jī)械超速及接受ETS保護(hù)電磁閥停機(jī)；供油系統(tǒng)包括低壓主油泵供油系統(tǒng)及伺服閥專用供油系統(tǒng)：低壓供油系統(tǒng)提供潤(rùn)滑、保安部套及油動(dòng)機(jī)動(dòng)作的供油；伺服閥專用供油系統(tǒng)向伺服閥供油。
DEH控制系統(tǒng)的主要功能：自動(dòng)掛閘；伺服系統(tǒng)表態(tài)試驗(yàn)；啟動(dòng)前的控制；轉(zhuǎn)速控制；負(fù)荷控制；并網(wǎng)帶初負(fù)荷；負(fù)荷反饋控制；一次調(diào)頻；CCS控制；負(fù)荷限制；快速減負(fù)荷；閥位控制；主汽壓控制；主汽壓力低保護(hù)；補(bǔ)汽控制；在線試驗(yàn)；可以在工程師站進(jìn)行參數(shù)修改、組態(tài)；具有完整的數(shù)據(jù)記錄、顯示及打印功能。
2．機(jī)組運(yùn)行狀況
在為海螺水泥集團(tuán)提供水泥爐窯低溫余熱汽輪發(fā)電機(jī)組之前，我公司已為冀東水泥廠提供了兩套用于AQC爐余熱利用的雙壓（帶補(bǔ)汽）凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。功率為別為12MW和15MW，目前機(jī)組運(yùn)行情況良好。
2005年6月我公司與海螺水泥集團(tuán)簽訂了11套水泥爐窯低溫余熱發(fā)電汽輪發(fā)電機(jī)組，功率等級(jí)分別為9MW、18MW和30MW。分別用于8家水泥廠的11條生產(chǎn)線。2006年7月首臺(tái)海螺寧國(guó)水泥廠9MW汽輪電機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，機(jī)組出力達(dá)到并超過設(shè)計(jì)功率。至今機(jī)組運(yùn)行狀況良好，發(fā)電成本顯著降低。2006年10月，海螺建德水泥廠9MW汽輪發(fā)電機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電；同年11月海螺池州水泥廠首臺(tái)18MW汽輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，最高功率達(dá)19MW。今年1月底，海螺銅陵水泥廠18MW汽輪發(fā)電機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。2月底，海螺樅陽水泥廠一號(hào)機(jī)18MW汽輪發(fā)電機(jī)組又正式并網(wǎng)發(fā)電。后續(xù)機(jī)組正在安裝調(diào)試或在加工生產(chǎn)裝配中。已投運(yùn)的5臺(tái)機(jī)組振動(dòng)均達(dá)到優(yōu)秀。機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性達(dá)到設(shè)計(jì)保證值，最大連續(xù)出力達(dá)到或超過設(shè)計(jì)值，具有良好的鸞負(fù)荷性能。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益相當(dāng)可觀。
3．結(jié)束語
充分利用水泥生產(chǎn)過程中的廢氣余熱建設(shè)純低溫的余熱發(fā)電裝置，既可大量回收和充分利用低品質(zhì)的余熱用以發(fā)電或熱電聯(lián)供，以降低水泥生產(chǎn)的電耗，節(jié)約能源，又可有效的減少水泥生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，等同于火力發(fā)電廠，還具有減少二氧化硫排放的功效，已經(jīng)成為目前國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)節(jié)能降耗、改善環(huán)境狀況的有效途徑。
相對(duì)于補(bǔ)燃型的資源綜合利用電站而言，利用水泥窯純低溫廢氣余熱所建設(shè)的電站不配置任何燃燒設(shè)備，所以也不增加任何的煙氣、粉塵和廢渣的排放點(diǎn)，因此，具有更好的節(jié)能和環(huán)保效果。
由于窯頭和窯尾的廢氣溫度較低，采用純低溫余熱進(jìn)行發(fā)電，對(duì)裝備和系統(tǒng)技術(shù)的要求較高。受水泥生產(chǎn)工藝流程、原料特性、主機(jī)設(shè)備選型、氣候條件等諸多因素的制約，相同規(guī)模的水泥生產(chǎn)線，其余熱品質(zhì)和余熱量不盡相同。因此，盡管針對(duì)純低溫余熱進(jìn)行回收并進(jìn)行發(fā)電的理論技術(shù)基本一致，但純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模和配置、系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)備性能和特性則不完全相同。
我們將充分利用與海螺水泥集團(tuán)合作所取得的成功經(jīng)驗(yàn)，在不斷總結(jié)完善現(xiàn)有機(jī)型的基礎(chǔ)上。繼續(xù)開發(fā)更多適應(yīng)國(guó)內(nèi)外不同水泥生產(chǎn)工藝流程、原料特性的多種參數(shù)、多種功率的汽輪發(fā)電機(jī)組。為水泥行業(yè)提供更多技術(shù)上具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，經(jīng)濟(jì)性、可靠性處于國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先水平的新設(shè)備。
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