热力透平
17ps8THERMALTURBINE
第50卷第2期2021 年 06 月
汽车门板
Vol. 50 No. 2Jun.2021
文章编号：1672 -5549 (2021) 02 -0079 -04
蔡小燕，李胤祺，杨红霞
（上海汽轮机厂有限公司，上海200240）
摘要：垃圾焚烧发电技术的推广应用既能缓解环境压力，又能带来经济效益。汽轮机作为电厂的关键设备
之一，对保证整个电厂的能源转换效率起着关键作用。从汽轮机主蒸汽参数、功率等级、热力循环系统3方面 介绍了垃圾发电汽轮机的最新技术发展方向。同时介绍了 3款典型的非再热垃圾发电汽轮机产品，旨在推动
国內垃焚烧圾发电行业的进一步发展。
关键词：垃圾焚烧发电；主蒸汽参数；功率；热力循环；汽轮机产品中图分类号：TK262
文献标志码：A doi ： 10. 13707/j. .nki. 31-1922/th. 2021.02. 002
Development Statue of Domestic Steam Turdine Tecinology for
Wastr to Energy Power Generation
CAI Xiaoyan , LI Yinqi , Y4NG Hongxia
(Shanghai Turbine Works Co. , Ltd. , Shanghai 200240, China )
Abstract : Popularization and application of power generation technology of waste te energy can not only relieve the
pressure of the environment , but al s o bring economic benefits. As one of key equipment of
waste te energy powes
plant , steam turbine plays a key role in the overall energy conversion efficiency of powes plant. The latest technolooy
development direction of s team turbine is pointed out from three aspects : main steam parameters , power level and thermal cycle system. Meanwhile, three typical steam turbine products are presented in ordea te promote furthea
development of domestic industra of waste te energy power generation.Key words :
waste te energy power generation ； main steam parameter ； power ； thermal cycle ； steam turbine
peoducts
垃圾焚烧发电厂主要由垃圾焚烧炉、余热锅
炉、汽轮机、发电机等主要设备组成。垃圾在焚烧 炉内燃烧，产生850 -1 100 °C 的高温烟气，烟气 进入余热锅炉进行热交换，产生的水蒸气进入汽 轮机做功，水蒸气的热能转换成机械能，从而驱动
发电机发电。
在垃圾焚烧发电领域，国内大多数文献的研 究方向集中在锅炉及整个电厂热力循环方面，汽
轮机的研究成果相对较少。相关文献很难查， 偶有文献［1］分析了汽轮机主蒸汽压力、配置汽 水分离器（Moisture Separator , MS ）或汽水分离再 热器（Moisture Separator Reheater, MSR ）对机组性 能及末叶片水蚀的影响，但未涉及主蒸汽温度、回
热系统配置、功率等影响因素。本文从汽轮机的 主蒸汽参数、功率等级、热力循环系统3方面介绍
垃圾焚烧发电汽轮机的最新技术发展方向，并介
绍了上海汽轮机厂（上汽厂）的3款典型的非再 热垃圾发电汽轮机产品，旨在为国内垃圾焚烧发 电行业的研究提供参考。
1垃圾焚烧发电的发展现状
垃圾焚烧发电技术在欧美、日本等发达国家
发展得比较早,20世纪80年代才开始在我国发
展。通过引进国外先进的焚烧设备和技术，消化 吸收以及自主优化创新，我国的垃圾焚烧发电技 术步入了较为成熟的发展阶段［2］ &
随着国务院印发《“十三五”全国城镇生活垃
圾无害化处理设施建设规划0，垃圾焚烧发电进 入了一个快速发展的时期&近几年，光大集团、深
收稿日期：2020-12-28
修订日期：2021-04-01
双面斜纹布作者简介：蔡小燕（1988-），女，毕业于华中科技大学，硕士，高级工程师，目前从事汽轮机热力通流设计工作
第2期国内垃圾焚烧发电汽轮机技术发展现状
能环保公司、康恒环境等企业均有很多垃圾发电项目。随着项目遍地开花，垃圾焚烧发电技术也得到了很大的发展。
国内垃圾焚烧发电行业的竞争越来越激烈。为追求更好的经济效益，各企业开始积极探寻通过提高垃 圾发电机组循环热效率来增加收益的方法，如汽轮机运行参数的提高、机组容量的增大及热力循环系统的优化。国家发改委在2012年发布了垃圾焚烧发电价格政策的通知，每吨垃圾折算的上网电量为280kW-h，垃圾发电的标杆电价为0.65元/(kW・h"，超过上网电量的部分执行当地同类燃煤发电机组的上网电价'3(&而相同垃圾数量下提升发电上网收入的最佳方法是提高发电效率，常用措施为提高主蒸汽参数、机组功率等级以及优化热力循环系统。
2发电效率的影响因素
2.1主蒸汽参数
提升主蒸汽参数可以提咼热力循环系统的平均吸热温度，从而提高循环效率。但主蒸汽参数的提高需要综合考虑电厂运营的稳定性和安全性。
2.1.1主蒸汽温度
根据热力学原理，主蒸汽温度的提高不仅可以提高循环效率，同时因过热度增大，蒸汽比容增大，还可以提高汽轮机的通流效率'4(&
垃圾焚烧发电厂以垃圾为主要燃料，垃圾的成分比较复杂，其中含橡胶、塑料等成分。这些成分焚烧后产生的烟气含有大量的氯化氢和等气体，会腐蚀余热锅炉中的换热部件'5(&当管壁温度超过400
j，腐蚀速度加快，所以垃圾发电汽轮机主蒸汽温度一直处于中温的水平，大多数在400〜450j，低于常规燃煤火电机组。
图1为同等参数条件下，主蒸汽温度提高对汽轮机侧热耗的影响关系曲线，从上述曲线看出，主蒸汽温度的提高可以明显降低汽轮机侧的热耗，主蒸汽温度从400j提高到480j后，汽轮机侧热耗降低约4%&
近两年随着经济的发展和国民生产水平的提高，以及垃圾分类政策逐步落实，垃圾成分呈简单化态势，所以垃圾焚烧电厂开始将主蒸汽温度提高至480j&不同垃圾焚烧发电项目的进汽参数及项目配置如表1所示。
主蒸汽温度和热耗变化关系曲线(压力6.2MPa)
表1不同垃圾焚烧发电项目的进汽参数及项目配置
主蒸汽压主蒸汽温
力/MPa度/°C
项目配置电站名称
无锡惠联垃圾热
3.8395
2x850t/d 电扩容项目2台汽轮机
建德市生活垃圾
4.0445
1x500t/d 焚烧发电项目1台汽轮机
老港再生能源利
5.4450
8x750t/d 用中心二期3台汽轮机
上海天马生活垃圾末端
6.4450
2x850t/d
处置综合利用中心二期2台汽轮机
黄岩区垃圾焚烧2x750t/d
6.2475
发电项目1台汽轮机
盘州生活垃圾2x400t/d
6.5480
1台汽轮机焚烧发电项目
2.1.2主蒸汽压力
当主蒸汽温度、排汽压力一定时，在一定范围内提高主蒸汽压力可提高机组循环热效率'4(&由于主蒸汽温度提高的幅度有限，因此垃圾焚烧电厂的汽轮机主蒸汽压力一直处于中压或次高压的水平，大多数在4〜6.5MPa，如表1所示。汽轮机侧热耗随主蒸汽压力变化关系曲线如图2所示&主蒸汽温度不变
的情况下，如果提高主蒸汽压力，汽轮机侧热耗会明显降低&从图2可以看出，主蒸汽压力提高1MPa，汽轮机侧热耗降低约1%&但主蒸汽压力提高会降低蒸汽过热度，导致汽轮机排汽湿度增加，增加末级叶片水蚀的风险。根据文献[1]，当主蒸汽压力提高至8MPa时，排汽干度将低于85%，此时末级叶片面临着严重的水蚀风险，若要进一步提高压力，则需要采用MS 或采用再热循环来降低末叶片的湿度&
国内垃圾焚烧发电汽轮机技术发展现状热力透平
&
迪
蛋
芒
超
«
«
主蒸汽压力和热耗变化关系曲线（温度450°C）
主蒸汽压力的提高需要增加锅炉受压面管道
的壁厚，导致锅炉的投资增加。文献［6］显示，中
温中压（压力4MPa，温度400j）和中温次高压
（压力6.4MPa，温度450j）的锅炉相比，锅炉侧
的总投资少3350万元（2010年的数据）&
2.2功率等级
提高单台机组的功率等级，有利于提高汽轮
机通流效率和发电机效率，进而提高整个热力循
环系统的效率。
垃圾焚烧电厂汽轮机的功率等级与城市的发
展规模有关，也与垃圾的热值有关。一般县级市
的垃圾焚烧电厂规模比较小，汽轮机的功率在
10〜15MW；中型城市汽轮机的功率在25〜35
MW；大型城市比如上海、深圳等一线城市，汽轮
机的功率最高达到75MW&随着经济的发展、垃
圾分类的推行，垃圾的数量和热值也在提高，新建
垃圾焚烧电厂也在往更大功率等级方向发展。不
同垃圾焚烧发电项目的功率等级及项目配置如表
2所示。
表2不同垃圾焚烧发电项目的功率等级及项目配置
电站名称功率/MW项目配置
崇明固体废弃物处置综合利用中心92x250t/d 1台汽轮机
厦门市西部垃圾焚烧发电厂122x300t/d 1台汽轮机
成都隆丰环保发电厂153x500t/d 2台汽轮机
台州黄岩区垃圾焚烧项目工程352x750t/d 1台汽轮机
深圳市妈湾城市能源生态园项目502x750t/d 1台汽轮机
浦东新区海滨资源再利用中心项目752x750t/d 2台汽轮机
2.3热力循环系统
除了提高主蒸汽参数以提高蒸汽的平均吸热温度以外，改进吸热过程也是一个提高热力循环效率的有效的方法。目前常采用多级回热循环和再热循环来提高循环热效率&
2.3.1给水回热循环
垃圾焚烧电厂中，凝汽器的凝结水经过凝结水泵、轴封加热器、低压加热器、除氧器、给水泵后，在锅炉省煤器与烟气换热。多数项目配置1级除氧器和1级低压加热器，也有项目配置2级低压加热器。
垃圾焚烧发电汽轮机一般会配置2段非调整抽汽，用于垃圾渗滤液处理、化学水处理以及空预器中的空气预热。一段蒸汽直接从除氧器抽汽口抽出，另一段蒸汽从除氧器抽汽口前面的抽汽口抽出。
排烟热损失是垃圾焚烧锅炉的主要热损失。降低排烟温度，可以降低排烟热损失，但由于低温腐蚀和
烟气净化工艺需要，目前垃圾焚烧锅炉的排烟温度一般控制在190〜200j'7（&由于设备存在换热端差，给水温度一般为130j左右。但目前已经有项目通过增大省煤器将给水温度提高到了150j&
在锅炉放热量相同的情况下，不同回热配置和给水温度下汽轮机侧热耗的对比数据如表3所示。方案1为1除氧1低加，方案2为1除氧2低加，方案3为给水温度提高后的1除氧1低加。从表3中可知，增加1级低加，汽轮机侧热耗降低约0.5%；给水温度从130j提高至150j，汽轮机侧热耗降低约1%&
表3不同回热配置和给水温度下汽轮机侧热耗的对比
注：锅炉放热量Z主蒸汽流量X（主蒸汽焓-给水焓），未考虑锅炉侧的损失；上表所作对比中非调抽汽量均按零处理
项目方案1方案2方案3锅炉放热量/MW106106106
给水温度/°C130130150
主蒸汽压力/MPa 6.2 6.2 6.2
主蒸汽温度/°C480480480主蒸汽流量/（t-h-1）
135.7135.7139.5排汽压力/kPa 6.7 6.7 6.7
热耗降低/%基准约0.5%约1%
2.3.2再热循环
根据国家节能减排的要求，垃圾焚烧发电厂也在寻求更高的能源转换效率。在主蒸汽参数提高能力受限的情况下，国内垃圾焚烧发电厂开始
第2期国内垃圾焚烧发电汽轮机技术发展现状
采用再热循环方式。常规非再热循环的电厂发电
效率仅有20%左右'5(，采用再热循环可以明显提
高吸热过程的平均温度，从而提高全厂热效率，并
能够降低排汽湿度。
目前再热方式有炉外再热和炉内再热2种。
炉外再热由于加热汽源的不同，因此再热温度有
所不同，具体如表4所示。在国外，再热循环早有
应用，比如2007年荷兰阿姆斯特丹AEB电厂通
过提高主蒸汽参数并采用再热循环系统(炉外再
热)，将全厂焚烧发电效率提高到30%'5(&
表4不同项目的再热循环方式
主蒸汽主蒸汽
压力/温度/ MPa C 再热方式
再热温
度/C
备注
项目名称
荷兰AEB
电厂13.0420
炉外再热(锅炉汽包
的饱和蒸汽加热)
320
2007年
投运
光大江阴2018年
6.3445炉内再热425
三期投运
光大苏州2019年
12.6425炉内再热405
项目投运
广环投
12.5480炉内再热415在建
从化
康恒炉外再热(汽轮机级
13.3445190在建
三河内抽汽加热，配MS)
宝山再炉外再热(汽轮机级
13.0450205在建生能源内抽汽加热，配MS)
光大环保
12.6425炉内再热405在建博罗三期
采用再热循环，不论是炉内再热还是炉外再热方式，在锅炉吸热量一致的情况下，都能明显降低汽轮机侧热耗，提高出力，但锅炉侧的投资会有—定幅度上升&
3典型产品介绍
上汽厂一直重点关注垃圾焚烧发电市场，经
过几年的积累，开发了3款非再热垃圾发电汽轮机产品，近3年获得了近50台的订单业绩&这3款汽轮机产品均基于反动式、小直径、多级数的通流设计理念，采用先进的变反动度弯扭叶片，机组的通流效率得到了大幅提高&下文3款汽轮机系列编号均为工厂编号。
3.1TN(E)1系列
该系列汽轮机适用于小型电站，功率为10〜25MW，最高进汽参数为压力6.5MPa、温度480 C，为反动式、非再热、单缸、单流、凝汽式汽轮机，可根据用户需求配置1档调整抽汽，满足轴向排汽或向下排汽的需求&汽轮机为高转速设计，整个汽轮发电机组由汽轮机、减速箱、发电机组成&该系列机型配置326mm和375mm两款长叶片供不同项目选择&汽轮机采用喷嘴配汽方式，配置1个主汽阀和3个调节阀。机组可实现整装发运，减少现场的安装工作量，提高安装精度&该系列汽轮机已经有10多台的应用业绩。向下排汽的汽轮机效果图如图3所示&
图3TN(E)1系列的汽轮机效果图
3.2TN(E)3系列
停车场门禁系统
该系列汽轮机适用于中型电站，功率为25-50MW，最高进汽参数为压力6.5MPa、温度480 C，为反动式、非再热、单缸、单流、凝汽式汽轮机，可根据用户需求配置1档调整抽汽，满足轴向排汽或向下
排汽的需求&汽轮机为高转速设计，整个汽轮发电机组由汽轮机、减速箱、发电机组成&该系列机型配置500mm和577mm两款长叶片供不同项目选择。汽轮机效果图同TN(E)1，仅尺寸增加&机组可实现整装发运。该系列汽轮机已经有约20台的应用业绩。
3.3HN(E)6系列
该系列汽轮机适用于大型电站，功率为50〜100MW，最高进汽参数为压力6.5MPa、温度480 C，为反动式、非再热、单缸、单流、凝汽式汽轮机，可根据用户需求配置1档调整抽汽，满足轴向排汽或向下排汽的需求&汽轮机为常规转速设计，汽轮机直连发电机。该系列机型配置690mm和665mm两款长叶片供不同项目选择。汽轮机采用喷嘴配汽方式，配置2个主汽阀和4个调节阀&该系列汽轮机已经有约10台的应用业绩。轴向排汽的汽轮机效果图如图4所示。(下转第92页)
苎麻纱
第2期TPP91钢持久强度评估方法分析
比等温法更高的计算精度；
6)Larson-Miller参数法具有比等温法更好的应用灵活性，但需要警惕温度变化带来的蠕变机制的改变。
因此，在进行金属材料持久强度数据处理时，需要进行不同方法的对比与分析，以确定最佳计算方法，提高计算结果的合理性和准确性。
本文结论虽然是针对T/P91钢分析研究而得出的，但具有普遍适用性，可为金属材料持久强度的计算与评估提供参考和指导。
参考文献：
[1]束国刚.T/P91钢国产化工艺组织和性能改进的研究与应用
[D].武汉：武汉大学，2004.
[2]徐大伟，于海田，吴非文.超超临界百万机组高温蒸汽管道
材料的选用分析[J].锅炉技术，2011,42(2)：41-6.
[3]赵杰，李东明，方园园.T91/P91钢持久性能的统计分析及
可靠性预测[J].金属学报，2009，45(7)：835-839.
[4]YAGUCHI M，NAGAI S，SAWADA K，et aL Microstructure
and creep strength of grade91steet used in USC plants[C]/P Proceedings from the Eighth International Conferencc.Advances in materiaes technolooy for fossil power plants.Algarvv，Portu-i1：ASM internationae，2016：447-458.
[5]MARUYAMA K，NAKAMARA J，YOSHIMI K，et aL Evalua(上接第82页)
图4HN(E)6系列的汽轮机效果图
4结论
本文介绍了最近几年垃圾焚烧发电汽轮机的技术发展方向，分别从提高主蒸汽参数、增大机组容量、优化热力循环系统几方面入手，介绍了提高机组能源转换效率，从而获得更好的经济性的途
tion of1ong-term creep rupture tife of Gr.91steet by analysis of on-going creep curves[C]/P Proceedi
ngs from the Eighth International Conferencc.Advances in materiaes technolooy for fossil power plants.Algarvv，PoOugae ASM Internationae，2016：467-478.
[6]ASME.Verification of allowabee stresses in ASME section III
subsection NH for grade91Steeg ASME STP-NU-019-1[S].
New York：ASME Standards Technology,LLC，2009.
[7]KIMURA K，TABUCHI M，TAKAHASHI Y，et aL Long-term
creep strength and strength reduction factor for welded joint of ASME Grades91，92and122type steels[J].Int.J.Microstructure and Materiaes Properties，2011，6(1-2)：72-90.
[8]KIMURA K，YAGUCHIM.Re-evaeuatoon o1eong-teem ceeep
strength of base metd of ASME Grade91Type Sted[C]/P Proceedings of the ASME2016Pressure Vessds and Piping Conference.British Columbio，Canada:American Societe of Mechanical Engineers Digitat Collection，2016:PVP2016-6335. [9(张效成，宫建国，轩福贞.蠕变断裂寿命外推方法及数据分散性处理研究[J].压力容器，2017，34(7)：11-18.
[10]CHEN R P，ARMAKI H G，MARUYAMA K，et al.Microstruc-
tueaedegeadatoon dueonghogh tempeeatueee=posueeup to105H and otse1ectson ceeep o1Ge.91steee[C]PPPeoceedongs1eom theSo=th InteenatoonaeCon1eeence.Advanceson mateeoaestech-nolooy for fossil power plants.New Mexice，USA:ASM Interna-tionaS，2010：654-666.
径。同时介绍了上汽厂的3款非再热垃圾发电汽轮机产品，旨在为用户提供优质的汽轮机产品，为垃圾焚烧发电行业的研究提供参考。
参考文献：
[1]张星，杨红霞，朱奇•垃圾焚烧发电汽轮机热力性能优化[J].
热力透平,2019,48(4)：265-268,293.
[2]高振成•浅谈我国垃圾焚烧发电的现状和前景[J]•科技风，
2020(6)：156.
[3]关于垃圾焚烧发电余热锅炉和汽轮机你了解多少？[EB/
OL].[2016.10.26].http：//huanbao.bjx/news/ 20180105/872057.shtmL
[4]郑体宽，杨晨.热力发电厂[M]•北京：中国电力出版社，
2008.
[5]欧远洋，龙吉生•提高垃圾焚烧厂发电效率的最新应用技术
[J]•环境卫生工程,2015,23(1)：65-68.
[6]陈善平，秦峰，孙向军，等•垃圾焚烧发电厂余热锅炉蒸汽参
双模卡
数的比较研究[J]•黑龙江电力,2010,32(3)：204-208.
[7]垃圾焚烧发电工程提高热效率的措施[EB/OL].[2020.7.
28]*h t ps：PPbaoooahao*baodu*comPs？od= 1673457670205600724&6r=spider&for=pc.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议