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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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)的全三維技術(shù)基礎(chǔ)上,努力開(kāi)拓進(jìn)取,不斷技術(shù)創(chuàng)新,開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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
 
7MW系列
9MW系列
18MW系列
30MW系列
額定功率MW
7.5
9
18
30
功率等級(jí)范圍MW
6~12
8~12
17~24
25~32
額定主蒸汽壓力MPa.a
1.05
0.689
0.689
0.689
主蒸汽溫度℃
320
317
315~330
312~330
主汽壓力范圍MPa.a
0.981~1.27
 
 
 
補(bǔ)汽壓力
0.12~0.25
0.12~0.137
0.11~0.14
0.12~0.14
補(bǔ)汽流量t/h
1~5
1~6
1~6
3~11
給水溫度℃
35~45
35~45
35~45
35~45
汽耗kg/kW.h
5.68
5.61
5.6
5.58
熱耗kJ/kW.h
16285
16845
16075
16458
汽輪機(jī)級(jí)數(shù)
11
9
9
10
末級(jí)葉片葉片長(zhǎng)度mm
300
330
485
665
汽輪機(jī)本體重量t
~46.5
~45
~61
92
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)
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(kāi)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(pán)車裝置。盤(pán)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(pán)車速度。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于盤(pán)車速度時(shí),盤(pán)車裝置能自動(dòng)退出工作位置。在無(wú)電源的情況下,在盤(pán)車電動(dòng)機(jī)的后軸伸裝有手輪,可以進(jìn)行手動(dòng)盤(pán)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?,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(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(kāi),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(kāi)預(yù)啟閥,減小閥碟前后的壓差,從而減小了閥門(mén)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(kāi)足后閥桿繼續(xù)移動(dòng)帶動(dòng)閥碟開(kāi)啟。閥碟上方由定位塊固定,主汽閥開(kāi)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(kāi)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(mén)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(mén)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(kāi)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(mén)開(kāi)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(kāi)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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2024-11-23 23:22:14