如何打破行业壁垒 让垃圾发电实现多能源转换和效率优化？

　　对于垃圾焚烧发电厂的运行而言，汽轮机组必不可少，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。

　　“上海汽轮机厂作为“中国汽轮机的摇篮”，至今生产了超过2000台汽轮机，国内市场占有率超过40%。”在“2023(第十届)上海固废热点论坛”上，上海汽轮机厂有限公司技术部热力系统室副主任李胤祺指出，“通过自主创新自主开发，上海汽轮机厂已投运世界性能最好的火电汽轮发电厂，投运了全球第一台一路进汽三路补汽的汽轮机，在垃圾领域投运了全球第一台汽水分离再热的垃圾发电汽轮机，国内首个面向新加坡的汽轮机设备供应商，也是上海汽轮机厂。”

李胤祺

　　李胤祺在论坛现场以“高效工业透平解决方案——助力实现双碳目标”为题，分享了双碳政策给汽轮机技术优化带来的思考，重点介绍了上海汽轮机厂在垃圾发电领域提供的解决方案和最新技术发展。

　　打破行业壁垒 实现多种能源转换和综合利用

　　上海汽轮机厂的产品领域十分广泛，在余热利用领域，全球首台在宁波台塑投运的低参数一路进汽三路补汽一共四路汽源的补汽汽轮机，这个技术也用在了垃圾发电领域的天马无废低碳环保产业园。垃圾发电领域，康恒环境三河静脉产业园使用了上海汽轮机厂30MW蒸汽再热发电机组。在光热领域，上海汽轮机厂是国内唯一非OEM光热改造厂家。

　　相对于垃圾发电、火电，包括核电、余热、光热和化工驱动等领域，李胤祺指出，其实需要打破各个行业的壁垒，垃圾领域不只是考虑垃圾焚烧，还可以结合化工驱动的驱动，结合目前风电光储的一些储能项目，包括光热的储能项目，也可以利用垃圾进行储热来进行分布式发电，可以通过多种形式的能源转换和综合利用来提升整个行业对低碳的要求。

　　上海汽轮机厂产品系列主要有A10到A70，每个机型系列都有不同的蒸汽参数来满足业主的运行要求，并且根据蒸汽的特点来进行设计，达到最佳的效率和最佳的性能水平。

　　目前，上海汽轮机厂在垃圾发电领域，涵盖了5MW到80MW的汽轮机，其中在国内市场，炉内再热应用在了三河和宝山的垃圾发电厂，炉外再热在博罗和广环投有项目投运。国际市场上，中国的生物质的发电厂在古巴、马来西亚等国都有投建，同时进行垃圾的处理，在新加坡也有三台功率等级为7万的发电厂进行了装配。

　　双碳政策之下 汽轮机的优化和发展

　　国家的双碳目标，是力争2030年前达到二氧化碳排放峰值，2060年前实现碳中和。上海汽轮机厂围绕双碳制定了三步走计划：一是计算碳足迹，建立低碳体系;二是减少碳排放;三是实现碳中和要求。

　　双碳政策带来了很多变化，在垃圾发电领域首先就是垃圾燃料量的波动，对此汽轮机需要提高变工况的性能，由此带来了一些改造，包括通流优化，以先进的通流设计平台AIBT来设计全新的弯扭叶片，自动实现从一维优化的直叶片到三维的弯扭叶片;包括反动式机组提升变工况的性能水平，在计算机中自动从型线库里选择最佳的型线，完成每个叶片的弯扭设计，得到最佳的性能水平，提升整个垃圾发电汽轮机通流效率，进而提升循环发电水平。

　　针对变工况，上海汽轮机厂有几个独有的技术，一是合理的阀点分配来优化机组的运行性能，包括采用喷嘴调节提升机组的性能水平，还有针对垃圾发电厂和一些光热项目提供了独有的汽源接换技术，使得发电厂一些低负荷运行的汽轮机得到汽源的切换，来提升机组低负荷运行时带来性能损失。

　　以三河项目为例，该项目使用了更高的参数，如果运行负荷降低，就可以采取滑压运行。垃圾发电厂汽轮机的运行方式普遍以定压来运行，在低负荷运行的时候，机组的喷嘴损失就增加了，我们可以进行阀点优化提升顺序阀的性能水平，同时配合垃圾发电厂进行的滑压运行来提升性能。

　　喷嘴调节带来的是机组可靠性的提升，常规汽轮机的事故率中叶片占比30%，而叶片事故率里面调节级的事故率占比为20%，采用调节级优化为机组更高的可靠性提供了保障，所以上海汽轮机厂会采用更高强度的调节级来规避调节级产生的事故率的情况。

　　双碳政策带来的第二个变化就是园区供热与改造需求的增加，汽轮机要升级满足工业供汽与居民供热改造需求，上海汽轮机厂针对性提供一系列解决方案，主要包括提高参数、采用再热与智能化电厂。

　　首先是变工况优化的抽汽部分。李胤祺介绍，上海汽轮机厂在古巴项目上做了一个优化，业主是糖厂项目，在制糖机上烧甘蔗渣，在非制糖机烧灌木丛，在制糖机烧甘蔗渣的同时需要抽汽给制糖的工艺制程进行供汽，通过这样的抽汽优化，让这个机组在抽汽工况和纯凝工况的效率更加平稳，来达到综合的利用，提升机组抽汽和非抽汽工况的缸效率的平衡。

　　第二是针对采暖问题。目前，很多垃圾发电项目存在改造需求，很多垃圾发电改造项目还是原来的并联形式，但有些采暖需求甚至可以两台并成一台，让汽轮机采用并联的形式，前面对一台背压机的高压缸，背压机的排汽如果需要供汽就直接供汽，如果不需要供汽就给中低压缸进行发电，以此达到最大灵活性的供汽和发电需求。上海汽轮机厂推出了这样的抽凝背，可以在线实现机组以纯凝运行、抽凝运行和背压运行这三种工况的灵活切换，来满足最大的发电和最大的供热需求。

　　针对工业供汽的需求，因为垃圾发电进汽参数的特殊性，导致了供汽与需求有可能产生温度不匹配。上海汽轮机厂在无锡惠联垃圾发电厂提供了混汽方案，目前在锦江配合项目中也采用了混汽方案来提高机组的混汽，在满足供汽温度要求的情况下，不降低机组的缸效率，进而提升汽轮机的发电量。

编辑：赵利伟