汽輪機(jī)是一種以蒸汽為動力，并將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠的主要設(shè)備，在工業(yè)上有比較廣泛的應(yīng)用。

依據(jù)我們國家對于蒸汽壓力等級的劃分，初參數(shù)低于6Mpa，450℃的蒸汽為中低壓蒸汽?？梢蚤_展余壓回收的工業(yè)蒸汽也大部分在這個參數(shù)范圍之內(nèi)。一般熱電廠（含垃圾電廠）汽輪機(jī)抽汽或排汽參數(shù)采用4.0Mpa/400℃，0.981Mpa/300℃，0.49Mpa/200℃等幾個典型參數(shù)，而下游工業(yè)用戶對蒸汽參數(shù)需求往往是多種多樣的。例如某熱電廠向工業(yè)供熱母管供汽參數(shù)為0.981 Mpa， 300℃的蒸汽，而該母管上某蒸汽用戶生產(chǎn)只需要0.5Mpa 的低壓蒸汽，常規(guī)方法是在母管下口安裝減溫減壓裝置，將0.981 Mpa的工業(yè)蒸汽減溫減壓至0.5 Mpa的蒸汽，以滿足生產(chǎn)需求。而在此過程中，蒸汽的（?）值沒有得到有效利用，被白白釋放掉。此外，在化工、鋼鐵、水泥、造紙、有色金屬加工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)，蒸汽節(jié)流減壓的情況也很普遍，可以加以回收利用的總量非?？捎^。因此，采用一種更高效的蒸汽余壓回收汽輪機(jī)十分重要。

徑向式汽輪機(jī)是汽輪機(jī)的一個門類，在國外已經(jīng)有比較廣泛的應(yīng)用。然而目前國內(nèi)市場上銷售和使用的都是軸流式汽輪機(jī)，徑向式汽輪機(jī)還基本上是空白。

徑向式汽輪機(jī)（也稱為徑向式透平）在氣動設(shè)計(jì)方面與軸流式汽輪機(jī)有較大差異。圖1是一個徑向式透平的剖面圖。如圖中箭頭所示，汽流沿轉(zhuǎn)子徑向進(jìn)入流道，經(jīng)90°轉(zhuǎn)彎后沿轉(zhuǎn)子軸向流出。徑向式汽輪機(jī)主要由進(jìn)汽蝸殼、噴嘴、向心葉輪和排汽擴(kuò)壓器構(gòu)成。進(jìn)汽蝸殼一般為鑄件或焊接結(jié)構(gòu)，蝸殼中通常裝有噴嘴環(huán)，以保證蒸汽進(jìn)入葉輪的速度大小和方向。葉片直接在葉輪上銑削成形。徑向式汽輪機(jī)葉輪通常只有一級，單個葉輪輸出功率一般在100kW～5000kW。

在工業(yè)蒸汽余壓回收利用方面，徑向式汽輪機(jī)在內(nèi)效率以及應(yīng)用的靈活性方面尤其獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢。圖2中的曲線顯示的是在不同的工況下，徑向式和軸流式汽輪機(jī)所能達(dá)到的最佳效率。圖2中的縱坐標(biāo)表示汽輪機(jī)所能達(dá)到的最大效率，橫坐標(biāo)表示特征速度。從圖中可以看出，徑向式和軸流汽輪機(jī)具有不同的理想工作范圍，在蒸汽中小壓比、小流量時，徑向式汽輪機(jī)具有更大的性能優(yōu)勢。

徑向式汽輪機(jī)在運(yùn)行的靈活性，對蒸汽參數(shù)的適應(yīng)性方面也有其技術(shù)優(yōu)勢，具體如下表所示。

在某些工業(yè)場景，蒸汽存在頻繁波動，甚至停止的情況，徑向式汽輪機(jī)在運(yùn)行中對蒸汽波動的響應(yīng)速度明顯優(yōu)于常規(guī)汽輪機(jī)組。

案例一：

A公司現(xiàn)有蒸汽條件：

A公司的日常生產(chǎn)間歇使用蒸汽（飽和蒸汽、每天部分時間起停一次），采用減溫減壓裝置降低蒸汽壓力。由于蒸汽不連續(xù)，常規(guī)汽輪機(jī)組不能正常運(yùn)行，以至這部分壓力無法得到有效回收利用。通過與業(yè)主溝通，徑向式汽輪機(jī)廠商提出了一套可行的方案，在得到業(yè)主的認(rèn)可并在后期得以實(shí)施。原有的減溫減壓裝置作為備用得以保留，并聯(lián)在蒸汽管線上（如圖3所示）。在運(yùn)行過程，徑向汽輪機(jī)隨蒸汽波動變化輸出功率，當(dāng)蒸汽停止時，機(jī)組自動停機(jī)，并在蒸汽恢復(fù)正常后啟動。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組處于檢修或故障狀態(tài)時，減溫減壓裝置可以作為應(yīng)急使用，不影響工廠正常生產(chǎn)用汽。

該系統(tǒng)配套一臺1.3MW背壓式汽輪機(jī)及1.5MW發(fā)電機(jī)，將4.0Mpa-252℃-24t/h的中壓蒸汽送至汽輪機(jī)，作為背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組的主蒸汽做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，做功后產(chǎn)生0.7Mpa-170℃的蒸汽，通過管網(wǎng)送至廠區(qū)管網(wǎng)，供業(yè)主進(jìn)一步利用。

這種工藝的布置方式，即避免了企業(yè)所擔(dān)心系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，也為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

該項(xiàng)目的的經(jīng)濟(jì)性如下表所示:

案例二：

B公司有以下蒸汽條件：

該項(xiàng)目將0.981Mpa-300℃-30t/h的蒸汽送至汽輪機(jī)，背壓式汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，做功后產(chǎn)生0.49Mpa-的蒸汽,再噴水減溫至200℃后，送至廠區(qū)管網(wǎng)，供業(yè)主進(jìn)一步利用。

該蒸汽條件下，徑向式汽輪機(jī)輸出功率為1050kW，而常規(guī)軸流式汽輪機(jī)輸出功率僅為750kW。兩者相比，徑向式汽輪機(jī)有明顯的效率優(yōu)勢。采用徑向式汽輪機(jī)每年凈收益比普通汽輪機(jī)多76萬元。

其經(jīng)濟(jì)性對比如下表所示：

通過上述案例的對比可以看出，在工業(yè)蒸汽余壓回收的應(yīng)用場景中，與普通汽輪機(jī)相比，徑向式汽輪機(jī)往往表現(xiàn)出更高發(fā)電效率，更強(qiáng)的蒸汽參數(shù)適應(yīng)性，這也使其蒸汽余壓回收的經(jīng)濟(jì)性更加明顯。同時減少了水資源的使用和排空的次數(shù)，達(dá)到了節(jié)能減排、降耗增效的初衷，也為中低壓熱電聯(lián)產(chǎn)和資源綜合利用的發(fā)展積累了更好的經(jīng)驗(yàn)，值得推廣。