燃气轮机余热锅炉

燃气轮机余热锅炉

2004年5月

目录

1、概述

2、国内外燃机余热锅炉现状

3、不同类型燃机余热锅炉的比较

4、重要热工特性的确定

5、重要结构特性的确定

6、燃机余热锅炉热平衡方程

7、螺旋翅片管的设计

8、受热面管组的设计

9、典型燃机余热锅炉规范

10、本公司燃机余热锅炉特点

11、锅炉的重量构成与价格构成

12、主要的设计标准

13、提供审查的主要设计文件

1. 概述

1.1 联合循环分为两大类

a. 蒸汽－燃气联合循环

●以蒸汽作功为主的联合循环。

●以增压锅炉、蒸汽轮机为主，燃气轮机作为废气透平使用，不对外作功或提供一定的剩余功。

b. 燃气－蒸汽联合循环

●以燃气轮机为主的联合循环

●燃气轮机为其主机，余热锅炉和蒸汽轮机作功约占燃气轮机的50％。

1.2 燃气－蒸汽联合循环发电机组与常规火电机组比较

●循环效率高

●可靠性好

●重量尺寸小

●启动速度快

●耗水量少

●建设周期短

●投资费用省

●环保指标优异

由于上述优点，发展迅速，大有后来居上，取代常规火电机组之势。世界各主要工业国家，均已将燃气－蒸汽联合循环确立为电工工业发展方向。日本更宣布新建电厂必须采用联合循环。据报导，1998年世界新建电站中，联合循环与常规火电总功率之比为1:1，2000年则达到3.7:1。我国正在大力发展。

1.3 燃机余热锅炉是联合循环电站不可或缺的设备。在联合循环电站中，其地位仅次于燃机轮机，高于蒸汽轮机。

1.4 余热锅炉与废热锅炉的区别

●燃机余热锅炉不称为废热锅炉。

●余热锅炉属烟道式锅炉范畴，划归锅炉专业，按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》设计，一般是水管锅炉。

●废热锅炉划归压力容器专业，按《压力容器安全技术监察规程》设计，一般

是管壳式锅炉，结构上与压力容器中的管壳式换热器相类似。

1.5 燃机余热锅炉并不神奇，与同参数、同容量燃油锅炉相比，设计难点相对较少。这是因为：

a. 工作温度在450～600℃之间，属中低温换热设备；

b. 工作压力一般在9.81Mpa以下，国内全部采用中压参数，且多为3.82Mpa，属次高压锅炉或压锅炉；

c. 烟温和汽压不高，水循环条件较好；

d. 工作温度不高，对金属材料要求相对较低，不必采用贵重金属材料；

e. 烟气中空气含量大，比普通燃油锅炉洁净，受热面较易设计。

1.6 燃机余热锅炉分类

a. 按蒸发器水循环方式分为强制循环和自然循环锅炉两种；

b. 按烟道布置方式分为立式烟道锅炉和卧式烟道锅炉两种；

c. 按产生的蒸汽压力数量分为单压锅炉和双压锅炉和三压锅炉；

d. 按是否补燃分为不补燃锅炉和补燃锅炉两种；补燃式锅炉双按烟道或烟道外补燃，分为内补燃锅炉和外补燃锅炉两种。

1.7 余热锅炉供货范围

过热器、蒸发器、省煤器、锅筒及其内部设备、减温系统、下降管及连接管、锅炉范围内管道及阀门仪表、构架、护板、支座、平台扶梯、防雨棚、循环泵（强制循环锅炉）等。

1.8 余热锅炉工程供货范围

a. 余热锅炉；

b. 余热锅炉烟道系统：燃机出口烟道、旁通烟囱、旁通烟囱支架、三通挡板阀、消音器、高温膨胀节、锅炉进口烟道、低温膨胀节、主烟囱、主烟囱支架等；

c. 余热锅炉控制系统。

1.9 余热锅炉锅炉岛工程供货范围

a. 余热锅炉、余热锅炉烟道系统和余热锅炉控制系统；

b. 给水泵、除氧器、加药泵、取样冷却器和定排与连排的排污扩容器。

2.0 国内外燃机余热锅炉现状

●我国现有近90台燃机，其中近50台燃机采用国外进口余热锅炉，近30台燃机采用国产燃机余热锅炉。

●现有国产燃机余热锅炉容量均在70t/h以下，属中小型余热锅炉。

●国产燃机余热锅炉分属哈尔滨第七0三研究所和杭州锅炉厂，二者各占国内市场的一半。

●上海锅炉厂有限公司和哈尔滨发电设备国家工程研究中心，均已完成国产大中型燃机余热锅炉的系列化设计，研制条件成熟。

2.2 国外

a. 国外以美国DELTAK公司自然循环锅炉和比利时CMI公司强制循环锅炉较为著名，二者均有近千名燃机余热锅炉投运行。

b . 除上述两公司外，与我国联系较密切的国外公司尚有：

●英国MBEL公司

●英国JBE公司

●法国ALSTHOM公司

●荷兰SFL公司

●荷兰NEM公司

●日本川崎重工业公司

3. 不同类型燃机余热锅炉的比较

3.1 强制循环锅炉：见图1。

a. 受热面可灵活布置：

b. 采用小管径，传热好，重量轻，尺寸小，结构紧凑；

c. 常布置于立式烟道，烟囱与锅炉合二而一，节省地位，占地面积小；

d. 锅炉容水量小，启动快，机动性好，适于启停频繁的调峰电站采用；

e. 必需装设高温锅水强制循环泵，可靠性差，且增加电耗，提高运行成本；

f. 必须采用小弯头，必要时尚需设置节流孔圈，制造工艺复杂；

g. 锅炉烟道至少有一个90度大转弯，结构庞大，烟气阻力也较大；

h. 对锅炉自动控制要求较高；

i. 锅炉高，因而重心也较高，稳性较差，不利抗风抗震。

3.2 一般自然循环锅炉：见图2。

a. 蒸发受热面为立式水管，常布置于卧式烟道；

b. 在各类锅炉中应用最多，锅炉型式成熟，工作安全可靠，运行使用经验丰富；

c. 不必装设工作可靠性难于保证的锅水强制循环泵；

d. 结构简单，制造容易；

e. 锅炉容水量大，适应负荷变化能力强；

f. 对锅炉自动控制要求相对较低；

g. 采用大管径时，重量尺寸指标较差；