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(lái)，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(lái)，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(guò)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(guò)程中的低溫余熱，用來(lái)發(fā)電，可有效減少水泥生產(chǎn)過(guò)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(wú) |
無(wú) |
無(wú) |
無(wú) |
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(lái)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(lái)的額外損失。
（4） 動(dòng)葉自帶圍帶整圈聯(lián)接。通過(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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(wú)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(guò)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(wèn)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(méi)有回?zé)岢槠瑴p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(guò)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(shuō)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(méi)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(yáng)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(guò)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(yǔ)
充分利用水泥生產(chǎn)過(guò)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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