水泥窑纯低温余热发电汽轮机

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1、水泥行业余热发电用汽轮机的研究与应用杭州中能汽轮动力有限公司高少华前言随着国民经济的发展，电力日益紧张，而水泥生产过程中又有大量的废热得不到利用，造成单位产值能耗高，环境污染严重等问题；我们针对性的开发了纯低温余热发电汽轮机，有效地解决了上述问题。本文对我公司开发的这种汽轮机作简要介绍一、水泥行业纯低温余热发电的历史1995年我公司开发了第一台也是全国第一台纯低温余热发电用汽轮机，进汽参数为1.27Mpa/280℃，功率2200kW，成功运用于江西万年水泥厂；2000年成功开发了国内第一台混压进汽凝汽式汽轮机，并在钱潮建材股份有限公司顺利运行至今；随后又开发了纯低温混压进汽凝汽

2、式汽轮机、6MW纯低温余热发电用汽轮机、7.5MW中压混压进汽凝汽式等多种适用于水泥行业的汽轮机，目前，我们已在进行12MW纯低温余热发电汽轮机的开发。二、纯低温余热发电用汽轮机的特点1．进汽参数不稳定。这是由水泥生产工艺过程的不稳定性所决定的，汽轮机的进汽调节系统必须能适应进汽参数的波动，保证汽轮机的稳定、安全运行。为此我们增加了前压调节系统（见图1），其基本原理是：将测得的新蒸汽压力信号输入前压调节器，与设定值比较后，输出控制信号，直接控制同步器，当新汽压力偏低时，控制调节汽阀关小，反之开大。纯低温余热发电是一种以汽定电的调节方式，达到在维持系统稳定的前提下实现热-电转换的

3、目的。如果不设置前压调节系统将会导致什么后果呢？可以想象得到：压力下降时，调阀将会开大，由于余热锅炉的蒸发量不足，促使压力进一步降低，直至调阀全开，汽轮机通流部分产生严重鼓风，图1致使效率下降。而新汽压力提高时，调阀将会关小，促使压力进一步提高，直至1安全阀动作放空，造成能量的浪费。所以，余热蒸汽发电时，前压调节系统是必需的。2．同等功率下排汽量增加。排气量的增加意味着末级叶片的增高，而末级叶片的研发能力是一个企业科研水平高低的象征，也是汽轮机开发是否成功的关键，我们公司近年来，针对余热发电市场，开发了133、208、330等一系列扭叶片，从而保证了整个产品系列的研制成功。在扭

4、叶片开发中，我们采用了目前最先进的三元流技术及西门子的强度校核准则，确保末级通流效率的提高并且安全运行。3．排气量的增加还意味着冷凝面积的增加。要降低汽耗，就要提高冷凝器的真空度，降低排汽温度。增加冷凝器的面积是唯一的办法，以下是纯低温发电与常规发电机组冷凝器面积的对照表：功率3MW6MW12MW2参数面积m常规进汽参数2805601000纯低温进汽参数40080012004．真空系统。冷凝器面积的增加及抽气器工作参数的变化必然需要重新设计新的真空系统，尤其是要提高抽气器的抽吸能力。但这些改变对整个装置外形尺寸没有影响。5．进汽能力的提高。进汽参数的降低，使得蒸汽比容增大，这就

5、要求提高汽轮机的进汽能力。一是要加大主汽门口径或增加主汽门数量（双主汽门），二是调节级采用进汽能力较大的单列级。由于进汽参数较低，整机焓降较小，采用单列级后还能提高通流效率，因为双列复速级的效率在65%以下，而单列级效率可达73%左右。6．疏水系统。纯低温参数蒸汽湿度较大，从通流轴向看较早地进入湿蒸汽区，在汽轮机结构上也须作相应的改变，一是提前开出隔板槽间疏水通道，二是末叶片背弧侧的防水击处理，如高频淬硬、镀硬铬等表面处理手段，硬化区域适当加大。对于没有给水加热系统的汽轮机来说（低参数机组较常见），汽缸底部还需增加疏水口。三、6MW纯低温进汽汽轮机介绍1．该机组适用于2500t

6、/d水泥生产线的纯低温余热发电，功率6000kW，机型为N6-1.27。2．通流结构为一个单列调节级+七个压力级，末级扭叶高度为208mm；主2汽门直径200mm；冷凝器面积800m。3．汽轮机采用电液（D+H）调节系统，由美国WOODWARD公司的505数字电子调节器和西门子伺服放大装置构成，具有远程开机、在线组态、调节精稳等优点，保安系统采用双冗余结构见图2。2图24．速关组合装置将各种调节保安部套集成在一起，具有手动停机、双冗余远程停机、速关阀动态试验、电液转换、二次油阻尼调节等功能，简化了控制油路，并且更加稳定可靠。结语纯低温余热发电机组的开发不仅是局限于通流的开发，更

7、是产品上的更新换代，各种最新技术的运用使得汽轮机与整个现代化的水泥生产线融为一体，势必为水泥工业的发展增添无限动力!3