余热锅炉组成及工作过程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1．无补燃的余热锅炉 这种余热锅炉单纯回收燃气轮机排气的热量，产生一定压力和温度的蒸汽。 2．有补燃的余热锅炉 由于燃气轮机排气中含有14％～18％的氧，可在余热锅炉的恰当位置安装补燃燃烧器， 充天然气和燃油等燃料进行燃烧，提高烟气温度，还可保持蒸汽参数和负荷稳定，以相应提 高蒸汽参数和产量，改善联合循环的变工况特性。 一般来说，采用无补燃的余热锅炉的联合循环效率相对较高。目前，大型联合循环大多 采用无补燃的余热锅炉。
在蒸发器内，水吸热产生蒸汽。通常情况下只有部分水变成蒸汽，所以管内流动的是汽 水混合物。汽水混合物在蒸发器中向上流动，进入对应压力的汽包。
在自然循环和强制循环的余热锅炉中，汽包是必不可少的重要部件。汽包除了汇集省煤 器给水和汇集从蒸发器来的汽、水混合物外，还要提供合格的饱和蒸汽进入过热器或供给用 户。汽包内装有汽水分离设备，来自蒸发器的汽水混合物进行分离，水回到汽包的水空间与 省煤器的来水混合后从新进入蒸发器，而蒸汽从汽包顶部引出。汽包的尺寸要大到足以容纳 必需的汽水分离器装置，并能适应锅炉符合变化时所发生的水位变化，因此是很大的储水容 器，从而具有较大的水容量和较多热惯性，对负荷变化不敏感。汽包通常不受热，因为在接 近饱和温度下运行时抗拉和屈服强度是关键的。
余热锅炉组成及工作过程
通常余热锅炉由省煤器、蒸发器、过热器以及联箱和汽包等换热管组和容器等组成，在 有再热器的蒸汽循环中，可以加设再热器。在省煤器中锅炉的给水完成预热的任务，使给水 温度升高到接近饱和温度的水平；在蒸发器中给水相变成为饱和蒸汽；在过热器中饱和蒸汽 被加热升温成为过热蒸汽；在再热器中再热蒸汽被加热升温到所设定的再热温度.
3 .低压部分
最大连续蒸发量
额定蒸汽出口压力
额定蒸汽出口温度
48.9 t/h
0.37 MPa（g）
248 ℃
4 .中压部分
最大连续蒸发量
额定蒸汽出口压力
额定蒸汽出口温度
41.7 t/h
3.48 MPa（g）
276.2 ℃
5 .其他部分参数
凝结水温度
低压省煤器1入口温度
低压省煤器1再循环量
3Hale Waihona Puke Baidu.9 ℃
常，自然循环余热锅炉中蒸发受热面中的传热管束为垂直布置，而烟气是水平方向地流过垂 直方向安装的管簇的。下降管向蒸发器管簇供水，其中一部分水将在蒸发器管簇中吸收烟气 热量而转变成为饱和蒸汽。水与蒸汽的混合物经上升管进入汽包。管簇中的水汽混合物与下 降管中冷水的密度差，是维持蒸发器中汽水混合物自然循环的动力。也就是说，下降管内的 水比较重，向下流动，直立管束内的汽水混合物比较轻，向上流动，形成连续产汽过程。
按余热锅炉产生的蒸汽的压力等级分类
目前余热锅炉采用有单压、双压、双压再热、三压、三压再热等五大类的汽水系统。 1．单压级余热锅炉 余热锅炉只生产一种压力的蒸汽供给汽轮机。 2．双压或多压级余热锅炉 余热锅炉能生产两种不同压力或多种不同压力的蒸汽供给汽轮机。
按受热面布置方式分类
1．卧式布置余热锅炉
3
图1—10所示的余热锅炉是卧式布置，各级受热面部件的管子是垂直的，烟气横向流过各 级受热面。
减温器通常位于过热器或再热器出口管组的进口处，比如一、二级过热器之间。减温水 一般来自锅炉给水泵，为了能够正常的工作，它的压力要比蒸汽压力高 2.76Mpa 左右。减温 水通过喷口雾化后喷入湍流强烈的蒸汽中，蒸汽的速度和雾化的水滴尺寸是确定减温效果的 两个最重要因素。一个好的过热器或再热器设计，在额定负荷稳定运行时需要很少的喷水量。
2．立式布置余热锅炉 图 1-11 所示的余热锅炉是立式布置，各级受热面部件的管子是水平的，各级受热面部 件是沿高度方向布置，烟气自下而上流过各级受热面。
按工质在蒸发受热面中的流动特点 (工作原理)分类 1．自然循环余热锅炉 图 1—11 中给出了自然循环方式的余热锅炉的模块式结构示意图，它是卧式布置的。通
60 ℃
254.3 t/h
1. 热端温差
热端温差 ∆Ts 是指换热过程中过热器入口烟气与过热器出口过热蒸汽之间的温差。降低
热端温差，可以得到较高的过热度，从而提高过热蒸汽品质。但降低热端温差，同时也会使 过热器的对数平均温差降低，也就是增大了过热器的传热面积，加大了金属耗量。大量计算 表明，当热端温差选择在 30～60℃范围内，是比较合适的。
过热器的作用是将蒸汽从饱和温度加热到一定的过热温度。它位于温度最高的烟气区， 而管内工质为蒸汽，受热面的冷却条件较差，从而在余热锅炉各部件中最高的金属管壁温度。
省煤器的作用是利用尾部低温烟气的热量来加热余热锅炉给水，从而降低排气温度，提 高余热锅炉以及联合循环的效率，节约燃料消耗量。常规锅炉的省煤器分为沸腾式和非沸腾 式两种，前者允许产生蒸汽而后者不允许。通常不希望联合循环中的余热锅炉在省煤器中产 生蒸汽，因为蒸汽可能导致水击或局部过热，在机组刚起动以及低负荷时，省煤器管内工质 流动速度很低，此时较容易产生蒸汽。采用省煤器再循环壁可以增加省煤器中水的质量流量， 从而解决这个问题。还有些用户布置烟气旁路系统，在部分负荷时将部分省煤器退出运行， 这样也可以增加省煤器的工质流速
2．节点温差
节点温差 ∆Tp 也叫窄点温差，是换热过程中蒸发器出口烟气与被加热的饱和水汽之间
的最小温差，当节点温差减小时，余热锅炉的排气温度会下降，烟气余热回收量会增大，蒸 汽产量和汽轮机输出功都随之增加，即对应着高的余热锅炉热效率，但平均传热温差也随之
减小，这必将增大余热锅炉的换热面积。显然， ∆Tp 是不允许等于零的，否则，余热锅炉
余热锅炉主要特性参数
NG-901FA-R型余热锅炉设计参数如下所示：
1
1 .高压部分
最大连续蒸发量
额定蒸汽出口压力
额定蒸汽出口温度
276.7 t/h
10.22 MPa（g）
540 ℃
2 .再热部分
最大连续蒸发 额定蒸汽出 额定蒸汽出 冷再热蒸汽 冷再热蒸汽 冷再热蒸汽
量
口压力
口温度
流量
压力
温度
307.4 t/h 3.34 MPa（g） 568.0 ℃ 265.2 t/h 3.52 MPa（g） 395.9 ℃
的换热面积将为无穷大，这是不现实的。此外，随着余热锅炉换热面积的增大，燃气侧的流 阻损失也将增大，有可能使燃气轮机的功率有所减小，导致联合循环的热效率有下降的趋势。
3．接近点温差
2
接近点温差 ∆Ta 是指余热锅炉省煤器出口压力下饱和水温度和出口水温之间的温差。
余热锅炉的分类及型号
燃气一蒸汽联合循环的余热锅炉的型式通常可以按照以下几种方法分类。 按余热锅炉烟气侧热源分类
在蒸发器内，水吸热产生蒸汽。通常情况下只有部分水变成蒸汽，所以管内流动的是汽 水混合物。汽水混合物在蒸发器中向上流动，进入对应压力的汽包。
在自然循环和强制循环的余热锅炉中，汽包是必不可少的重要部件。汽包除了汇集省煤 器给水和汇集从蒸发器来的汽、水混合物外，还要提供合格的饱和蒸汽进入过热器或供给用 户。汽包内装有汽水分离设备，来自蒸发器的汽水混合物进行分离，水回到汽包的水空间与 省煤器的来水混合后从新进入蒸发器，而蒸汽从汽包顶部引出。汽包的尺寸要大到足以容纳 必需的汽水分离器装置，并能适应锅炉符合变化时所发生的水位变化，因此是很大的储水容 器，从而具有较大的水容量和较多热惯性，对负荷变化不敏感。汽包通常不受热，因为在接 近饱和温度下运行时抗拉和屈服强度是关键的。
余热锅炉组成及工作过程
通常余热锅炉由省煤器、蒸发器、过热器以及联箱和汽包等换热管组和容器等组成，在 有再热器的蒸汽循环中，可以加设再热器。在省煤器中锅炉的给水完成预热的任务，使给水 温度升高到接近饱和温度的水平；在蒸发器中给水相变成为饱和蒸汽；在过热器中饱和蒸汽 被加热升温成为过热蒸汽；在再热器中再热蒸汽被加热升温到所设定的再热温度.
3 .低压部分
最大连续蒸发量
额定蒸汽出口压力
额定蒸汽出口温度
48.9 t/h
0.37 MPa（g）
248 ℃
4 .中压部分
最大连续蒸发量
额定蒸汽出口压力
额定蒸汽出口温度
41.7 t/h
3.48 MPa（g）
276.2 ℃
5 .其他部分参数
凝结水温度
低压省煤器1入口温度
低压省煤器1再循环量
3Hale Waihona Puke Baidu.9 ℃
常，自然循环余热锅炉中蒸发受热面中的传热管束为垂直布置，而烟气是水平方向地流过垂 直方向安装的管簇的。下降管向蒸发器管簇供水，其中一部分水将在蒸发器管簇中吸收烟气 热量而转变成为饱和蒸汽。水与蒸汽的混合物经上升管进入汽包。管簇中的水汽混合物与下 降管中冷水的密度差，是维持蒸发器中汽水混合物自然循环的动力。也就是说，下降管内的 水比较重，向下流动，直立管束内的汽水混合物比较轻，向上流动，形成连续产汽过程。
按余热锅炉产生的蒸汽的压力等级分类
目前余热锅炉采用有单压、双压、双压再热、三压、三压再热等五大类的汽水系统。 1．单压级余热锅炉 余热锅炉只生产一种压力的蒸汽供给汽轮机。 2．双压或多压级余热锅炉 余热锅炉能生产两种不同压力或多种不同压力的蒸汽供给汽轮机。
按受热面布置方式分类
1．卧式布置余热锅炉
3
图1—10所示的余热锅炉是卧式布置，各级受热面部件的管子是垂直的，烟气横向流过各 级受热面。
减温器通常位于过热器或再热器出口管组的进口处，比如一、二级过热器之间。减温水 一般来自锅炉给水泵，为了能够正常的工作，它的压力要比蒸汽压力高 2.76Mpa 左右。减温 水通过喷口雾化后喷入湍流强烈的蒸汽中，蒸汽的速度和雾化的水滴尺寸是确定减温效果的 两个最重要因素。一个好的过热器或再热器设计，在额定负荷稳定运行时需要很少的喷水量。
2．立式布置余热锅炉 图 1-11 所示的余热锅炉是立式布置，各级受热面部件的管子是水平的，各级受热面部 件是沿高度方向布置，烟气自下而上流过各级受热面。
按工质在蒸发受热面中的流动特点 (工作原理)分类 1．自然循环余热锅炉 图 1—11 中给出了自然循环方式的余热锅炉的模块式结构示意图，它是卧式布置的。通
60 ℃
254.3 t/h
1. 热端温差
热端温差 ∆Ts 是指换热过程中过热器入口烟气与过热器出口过热蒸汽之间的温差。降低
热端温差，可以得到较高的过热度，从而提高过热蒸汽品质。但降低热端温差，同时也会使 过热器的对数平均温差降低，也就是增大了过热器的传热面积，加大了金属耗量。大量计算 表明，当热端温差选择在 30～60℃范围内，是比较合适的。
过热器的作用是将蒸汽从饱和温度加热到一定的过热温度。它位于温度最高的烟气区， 而管内工质为蒸汽，受热面的冷却条件较差，从而在余热锅炉各部件中最高的金属管壁温度。
省煤器的作用是利用尾部低温烟气的热量来加热余热锅炉给水，从而降低排气温度，提 高余热锅炉以及联合循环的效率，节约燃料消耗量。常规锅炉的省煤器分为沸腾式和非沸腾 式两种，前者允许产生蒸汽而后者不允许。通常不希望联合循环中的余热锅炉在省煤器中产 生蒸汽，因为蒸汽可能导致水击或局部过热，在机组刚起动以及低负荷时，省煤器管内工质 流动速度很低，此时较容易产生蒸汽。采用省煤器再循环壁可以增加省煤器中水的质量流量， 从而解决这个问题。还有些用户布置烟气旁路系统，在部分负荷时将部分省煤器退出运行， 这样也可以增加省煤器的工质流速
2．节点温差
节点温差 ∆Tp 也叫窄点温差，是换热过程中蒸发器出口烟气与被加热的饱和水汽之间
的最小温差，当节点温差减小时，余热锅炉的排气温度会下降，烟气余热回收量会增大，蒸 汽产量和汽轮机输出功都随之增加，即对应着高的余热锅炉热效率，但平均传热温差也随之
减小，这必将增大余热锅炉的换热面积。显然， ∆Tp 是不允许等于零的，否则，余热锅炉
余热锅炉主要特性参数
NG-901FA-R型余热锅炉设计参数如下所示：
1
1 .高压部分
最大连续蒸发量
额定蒸汽出口压力
额定蒸汽出口温度
276.7 t/h
10.22 MPa（g）
540 ℃
2 .再热部分
最大连续蒸发 额定蒸汽出 额定蒸汽出 冷再热蒸汽 冷再热蒸汽 冷再热蒸汽
量
口压力
口温度
流量
压力
温度
307.4 t/h 3.34 MPa（g） 568.0 ℃ 265.2 t/h 3.52 MPa（g） 395.9 ℃
的换热面积将为无穷大，这是不现实的。此外，随着余热锅炉换热面积的增大，燃气侧的流 阻损失也将增大，有可能使燃气轮机的功率有所减小，导致联合循环的热效率有下降的趋势。
3．接近点温差
2
接近点温差 ∆Ta 是指余热锅炉省煤器出口压力下饱和水温度和出口水温之间的温差。
余热锅炉的分类及型号
燃气一蒸汽联合循环的余热锅炉的型式通常可以按照以下几种方法分类。 按余热锅炉烟气侧热源分类