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广州环投福山环保能源有限公司 广东广州 511363
摘要：本文以广州某垃圾焚烧电厂为例，首先介绍了垃圾发电汽轮机技术特点，然后对汽轮机组旁路系统和空冷凝汽系统就行了分析，最后就汽轮机机组热力系统方面存在的问题，给出了一些优化措施，以供参考。
关键词：垃圾焚烧发电厂；汽轮机；热力系统
随着社会经济的发展，社会电能需求量不断扩大，各种新型发电技术不断出现并得到了广泛应用。城市生活中产生了大量垃圾，这些垃圾处理问题困扰着城市的发展，甚至可能产生“垃圾围城”严重后果。在这样的背景下垃圾焚烧发电技术应运而生，通过焚烧生活垃圾满足电量需求。
1、汽轮机技术特点
与火力燃煤、燃气发电厂不同，垃圾焚烧发电厂以垃圾解决方案为主，发电为辅。受垃圾热值和蒸汽量的限制，垃圾焚烧发电厂配备小出力汽轮机组，并选择定压启动运行方式,且不参与调峰。由于垃圾成分不稳定，产生的热量随时间波动，余热炉的主蒸汽流量和主要参数变化较大。因此，优先选用具有较强变工况运行能力的汽轮机组，即在各种参数的变化范围内，汽轮机运行可靠性高。以广州某垃圾焚烧发电厂为例：该电厂一期配备了6台韦伦机械往复推动炉排焚烧炉及配套的余热锅炉，单台焚烧炉处理垃圾量750t/d，垃圾低位热值设计值7500kJ/kg；余热炉额定蒸汽压力4.0MPa，额定蒸汽温度为400℃，额定蒸发量：73.5t/h。配置4台中温中压纯凝汽式汽轮机，型号为N25-3.82/390型25MW，额定功率为25MW。
对于垃圾焚烧发电厂，汽轮发电机组的设置既能充分利用垃圾焚烧后产生的热量，同时应能保证焚烧炉的正常运行，即“机跟炉”运行。该电厂按照3炉2机+3炉2机设置2套热力系统，同时为保证全厂机炉运行的灵活性，2套系统中主蒸汽、主凝结水等主要汽水管道均设置连通管,这样可以实现两套系统中机炉的切换运行。每套系统中3台垃圾焚烧余热锅炉产生的过热蒸汽汇集到主蒸汽母管，在主蒸汽母管上分别引出两根管道经汽机主汽门进入2台凝汽式汽轮机中作功驱动发电机发电后，排汽进入凝汽器冷凝为凝结水。
2 汽轮机机组旁路系统
与传统电厂不同，垃圾焚烧电厂由于以焚烧处理垃圾为主，发电为辅，按照《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》的规定，必须设置汽轮机旁路系统，以使汽机检修及事故停用期间，焚烧线仍能保持正常运转。故该电厂设置高、低压抽汽旁路系统和汽机旁路系统。
2.1 高、低压抽汽旁路
本项目按每套热力系统设置一套高、低压抽汽旁路减温减压装置，全厂共设置2套，用于启动状态下将锅炉过热蒸汽减温减压至一次风预热器和除氧器加热所需的蒸汽参数。根据选择的焚烧线设备提供的工艺，抽汽旁路的流通能力为20t/h。
2.2汽机旁路系统
余热锅炉产生的过热蒸汽除部分通过高、低压抽汽旁路减温减压装置提供低压蒸汽给一次风空气预热器及除氧器外，其余均需要经过汽机旁路减温减压装置将锅炉过热蒸汽减至汽机排汽的压力和温度，并经过空气冷凝系统凝结。汽机旁路可用于焚烧炉启动过程。可以实现事故状况下的快速响应，同时有利于汽轮机降负荷的变工况运行，大大提高了运行的稳定性和灵活性。
3空冷凝汽系统
该电厂所在地水源较为匮乏，采用直接风冷系统+尖峰冷却装置。具有尖峰冷却装置的空冷凝汽器将空冷换热和蒸发换热进行优化组合，以空冷换热为主，蒸发换热为尖峰冷却装置，以保证机组出力和较低背压经济运行。
（1）不同换热形式优化组合，优势互补；适用性强，可联合使用，也可独立运行；
（2）有效解决夏季机组出力与冬季防冻对换热面积不同需求的矛盾，充分发挥空冷换热不耗水，蒸发式换热节水、凝汽背压低等特点。
（3）与空冷系统相比，可将系统运行背压降低5～15kPa。
（4）与空冷系统相比，机组满发可提高15%以上。
（5）与空冷系统相比，煤耗降低2%以上。
（6）投资低、运行费用低、占地小，操作、维护方便。
在不投运尖峰冷却装置时，直接空冷系统可满足当外界环境风速≤3m/s，气温不高于22℃，汽轮机排汽流量为107t/h，排汽焓值2338.1kJ/kg，风机100%转速时，汽轮机排汽背压不大于25kPa，保证汽轮机发电机组经济运行。
取最高满发气温为33℃。直接空冷系统结合尖峰冷却装置可满足当外界环境风速≤3m/s，汽轮机排汽流量为107t/h，排汽焓值2390.2kJ/kg，风机100%转速时，汽轮机排汽背压不大于25kPa，保证汽轮机发电机组夏季安全、经济运行。
4机组热力系统优化
4.1除氧器加热系统优化改
该电厂给水除氧采用压力式热力除氧器，#1、2 除氧器自投产初期存在出水含氧量波动及超标现象，经运行调整试验和厂家技术人员排查，发现在疏水不入除氧器、开大除氧器排汽门、开大除氧器再沸腾门的条件下，#1、2 除氧器满足出水含氧量在许可范围运行。现#1、2 除氧器主要存在以下问题：
（1）疏水箱来水管接至门杆漏汽管口，造成疏水泵上水期间除氧器内部汽水撞击；
（2）连排来汽接至汽平衡母管，除氧器经济不佳；
（3）除氧器排汽管未设消音器，导致排汽门开度有限；
（4）除氧器空预器疏水接至再循环口，除氧器经济不佳。
针对上述问题，采取以下措施：
（1）在除氧器排汽管增设消音器，适当开大各除氧器排汽门；
（2） 将除氧器疏水箱来水管接至除盐水补水管口（该接口已接入除盐水补水
管，须增加三通接入），避免疏水泵上水期间除氧器内部汽水撞击，满足保持
除氧器再沸腾门较大开度的运行需要；
（3）提高疏水箱水温、缓慢上疏水等手段，减少疏水上高除对含氧量的影响；
（4）将连排来汽管接至除氧器连排接口，将#3、4 除氧器空预器疏水接至除氧器高加疏水口。
经过上述优化改造，除氧器能保持出水含氧量合格并有一定的经济性。
4.2 空冷凝汽系统优化
针对该电厂空冷凝汽系统，从低压抽汽旁路减温减压装置引出低压蒸汽，作为双效溴化锂吸收式制冷机组的热源，制取冷量对空冷岛入口空气进行强制冷却，以提高汽轮机出力和焚烧炉垃圾处理能力。通过增加空冷岛散热翅片喷淋装置，在夏季高温天气运行时向散热翅片表面喷水增湿促进蒸发冷却以达到骤冷效果，维持真空正常。
4.3 轴封供汽温度调节
垃圾焚烧发电厂汽轮机组低压汽封供汽温度在120～180℃范围内，轴封供汽温度对汽轮机组正常运行影响很大。温度过高，汽轮机组的轴封就会松动，在很大的应力作用下，会使机组产生声摩擦，大大影响电机转子的使用寿命。温度过低会使轴封汽水带入汽轮机组。大部分垃圾电厂二段抽汽供均压箱和轴封的供汽均未设计调温装置，运行期间会长时间出现供汽温度大于220℃的情况，目前只能通过调整均压箱进汽量来调整温度，这一方面增加了运行人员操作量，另一方面调整进汽量也会影响机组汽封压力的稳定。因此在设计阶段，应该在均压箱处增设减温装置。
5 结束语
综合上文所述，本文主要以某垃圾焚烧发电厂为例，针对垃圾焚烧发电厂汽轮机与热力系统技术特点展开分析，并针对实际所发现的问题提出具有较强合理性与可行性的应对方案，对相同类型垃圾焚烧发电厂而言具有较强借鉴意义。
参考文献
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