燃气-蒸汽联合循环电厂(余热锅炉)

除氧器内的饱和水通过低压循 环水泵送入低压蒸发器西若，成 为饱和汽水混合物，该汽水混合 物返回除氧器分离后，成为饱和 蒸汽与饱和水，饱和蒸汽与主凝 结水和补水充分混合为饱和水， 使氧气及所有不凝结气体析出。
主要由分离器、除氧器、， 除氧水箱（低压汽包）等组成。
5.支撑、构架、平台扶梯
余热锅炉本体和支撑根据容量和型式的不同，可采用自立支撑 型和钢架悬吊型。
三.余热锅炉重要参数
1.余热锅炉－汽轮机蒸汽参数
蒸汽压力：取决于汽轮机功率的大小。 蒸汽温度：受燃气轮机排气温度的限制
美国GE公司生产的燃气－蒸汽联合循环中蒸汽参数选择基本如下： （1）汽机功率≤ 60MW时，采用非再热，初参数5.86MPa，502℃ ； （2）汽机功率> 60MW时，采用非再热，初参数8.62MPa，502℃ ； （3）汽机功率> 60MW时，当燃机排气温度偏高时，采用再热，初参数 10.0MPa，537.8℃ ；
余热锅炉换热过程属低温换热范畴，辐射 换热效应可以忽略不计，它几乎全部依靠 对流换热的作用。
二.余热锅炉分类
1.按余热锅炉烟气侧热源分类分类
1.1无补燃余热锅炉
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。
1.2有补燃的余热锅炉
在余热锅炉适当的位置安装补燃燃烧器，补燃天然气或燃油等燃料进行 燃烧，提高烟气温度，保持蒸汽参数和负荷的稳定，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，采用无补燃的联合循环效率高。目前，大型联合循环大多采 用无补燃的余热锅炉。
4.2立式布置余热锅炉
从汽包下部引出的水借助于强制循环泵压入蒸发器的管簇，通过强制循 环泵来保证蒸发器内循环流量的恒定。
4.3直流余热锅炉
靠给水泵的压头将给水一次通过各受热面变成过热蒸汽，没有汽包可以 认为循环倍率为1。
单压余热锅炉 双压余热锅炉
三压无再热余热锅炉 双压再热压余热锅炉
三压再热余热锅炉
三.余热锅炉重要参数
4.余热锅炉烟气侧压损系数
余热锅炉传热面积的变化造成烟气侧阻力的变化，燃气流阻与总换热面积的 比值称为压损系数。 烟气侧流阻增大，燃气轮机背压上升，功率和效率下降。
四.余热锅炉的结构特点
通常，大型余热锅炉采用模块式结构， 便于装运，可缩短安装工期，降低建造费用 。
（一）余热锅炉本体结构
燃气－蒸汽联合循环电厂 余热锅炉（HRSG） 系统及设备介绍
一.概述
定义：在联合循环中回收燃气轮机的排气 余热，借以产生推动蒸汽轮机发电所需蒸 汽的换热设备。
HRSG：Heat Recovery Steam Generator
构成：通常由汽包、省煤器、蒸发器、过 热器以及集箱等换热管簇和容器等组成， 构成了水变成蒸汽的三个阶段，即加热、 蒸发、过热。
三.余热锅炉重要参数
3.余热锅炉的排烟温度
余热锅炉出口的烟气温度称为排烟温度。降低排烟温度，克音减少排烟热损 失，余热锅炉当量效率提高。 余热锅炉出口排烟温度与蒸汽循环型式、节点温差以及燃料中硫含量的变化 密切相关。单压系统排烟温度为150～180 ℃之间，双压系统在100～150 ℃之 间，三压系统在80～100 ℃之间。 排烟温度还受到酸露点温度影响。排烟温度应高于酸露点温度10 ℃左右。
各受热面组件位于烟道内的管段 采用鳍片管，提高换热面积，减 小余热锅炉体积。
开 齿 螺 旋 鳍 片 管
3.汽包
余热锅炉汽包内部装置与常规 锅炉类似。作用是汽水混合物在 其内部进行汽水分离。根据余热 锅炉压力等级不同，可以分为高 压汽包、中压汽包、低压汽包等 。
中压汽包
高压汽包
4.整体式除氧器
节点温差：换热过程中，蒸汽发生器出口烟气与被加热的饱和水汽之间的最 小温差。节点温差减小，余热锅炉效率提高，余热锅炉换热面积增大。从投 资费用和联合循环最佳效率角度考虑，目前节点温差一般范围10～20 ℃之间 。
接近点温差：指省煤器出口压力下饱和水温度和出口水温之间的温差。节点 温差选定后，减小接近点温差有助于减小余热锅炉的总换热面积和投资费用 。接近点温差选择在5～20℃之间是合理的。
二.余热锅炉分类 2.按余热锅炉产生的蒸汽的压力等级分类
目前余热锅炉有单压、双压、双压再热、三压、三压再热等五大类的汽 水系统。
2.1单压级余热锅炉
只产生一种压力的蒸汽供给汽轮机。
2.2双压或多压级余热锅炉
能产生两种不同压力或多种不同压力的蒸汽供给汽轮机。
二.余热锅炉分类 3.按余热锅炉受热面布置方式分类
支座，可以随管道受热膨胀而自由移动。强制循环泵的工作介质是高温高 压的炉水，必须具有良好的密封性能。
3.吹灰系统 如果燃气轮机使用重油或原油，余热锅炉各级受热面管束外壁面会污
染，影响传热效果，因此，各级受热面必须安装吹灰器。 吹灰器一般采用长伸缩式吹灰器，吹灰介质采用经减温减压的过热蒸汽。
烟道受热后要伸长，会对烟道的支架产生热应力，因此，在烟道中还 安装有膨胀节。通常把三通挡板作为膨胀中心。在余热锅炉中广泛采用非 金属膨胀节。
烟囱
深圳福华德电力有限公司V94.2燃机配套 的DB901三通挡板阀 （液压）
2.强制循环泵 在强制循环余热锅炉中配备。通过焊接悬吊在下降管道上，不加任何
余热锅炉为快速启动需要和跟踪负荷的需要，采用柔性结构支 撑支柱，构架是用优质碳素钢组成的框架结构。
为了检查和维修需要，余热锅炉周围布置有几层固定在钢架上 的平台扶梯，通往各级受热面的检修门和汽包等处。
6.轻型护板炉墙与保温
余热锅炉大多采用轻型炉墙，由支撑板、护板、耐火层、绝热 层组成，见图：
SCR 催化剂
CO催化剂 SCR催化剂
CO催化剂
注氨水格栅
注氨水格栅
注氨水格栅
（二）余热锅炉辅助系统
余热锅炉辅助系统包括烟气系统、强制 循环系统、吹灰系统、化学加药系统等。
1.烟气系统
在多数联合循环装置中，都在燃气轮机与余热锅炉之间设置旁通烟道 ，以避免余热锅炉检修或故障影响燃气轮机正常运行。从燃气轮机排出的 高温烟气有两条出路：一路进入余热锅炉，流经各级受热面，从主烟囱排 入大气；另一路进入旁通烟囱，排入大气。因此，余热锅炉进口烟道上装 有“入口挡板”，旁通烟道上装有“旁通挡板”，有些余热锅炉，上述两挡板 合而为一。
余 热 锅 炉
燃机型号：W701DA 联合循环功率：1875MW 英国TEESSIDE
大型HRSG --联合循环电站示意图
机组总貌图
余热锅炉系统
热力特点：中温、大流量工质。随燃气轮 机技术发展，HRSG进口烟气温度越来越 高（500～610度），流量越来越大（120 ～600kg/s），烟气与蒸汽质量比在4～10 之间，普通锅炉在1～1。2。在余热锅炉 进口截面上，烟气流速变换有时达±400 ％，温度不均匀度达±55度。
F级燃气轮机
返回
分配箱格栅
烟道燃烧器
2.受热面组件 指各压力等级的过热器、蒸发器、省煤器、和给水加热器等对于立
式或卧式布置锅炉，受热面组件结构型式基本相同，均由管束、联箱、 支吊架等组成箱体结构。
各箱体构成了布置有相应受热面 结构的烟道。箱体壁结构同出入 口过渡段烟道结构相同。
高压省煤器
余热锅炉本体包括入口过渡段烟道，过 热器和箱体、蒸发器和箱体、省煤器和箱体 、汽包、出口过渡段烟道、烟囱、构架和平 台扶梯等组件，如下图：
CO催化剂 缝隙式过热器
高压过热器 燃烧器 高压过热器 分配箱格栅
高压汽包
顶部支撑
SCR催化剂 除氧器
中压汽包 外护板
烟囱
IP过热器
HP/IP省煤器 预热器
入口烟道
三.余热锅炉重要参数
1.余热锅炉－汽轮机蒸汽参数
蒸汽压力：取决于汽轮机功率的大小。 蒸汽温度：受燃气轮机排气温度的限制 德国西门子公司燃气－蒸汽联合循环选择方案：
循环型式
汽机功率 MW
主蒸汽 压力（Mpa） 温度（℃）
二次蒸汽 压力（Mpa） 温度（℃）
再热蒸汽 压力（Mpa） 温度（℃）
单压循环
高压蒸发器 注氨水格栅
HP省煤器
IP蒸发器
DA蒸发器
1.入口、出口过渡段烟道 内壁耐热不锈钢钢板，中间保温层和箱体钢板，外壁铝合金护板组成。 入口过渡段内常装有导流板。
入口烟道
衬板 矿渣棉保温
板夹
陶瓷纤维保温 角部支撑 抓钉
• 膨胀量小 • 消除热膨胀所产生的裂缝 • 允许燃气轮机快速启动 • 受气候影响小 • 适用于烟气温度高的烟道燃烧器、
3.1卧式布置余热锅炉
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。
3.2立式布置余热锅炉
各级受热面部件的管子是水平的，各级受热面部件沿高度方向布置，烟 气自下而上流过各级受热面。
二.余热锅炉分类
4.按工质再蒸发受热面中的流动特点分类
4.1自然循环余热锅炉
管簇中的汽水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。卧式布置。
20～200
4.0～7.0
480～540
－
－
－
－
双压循环
30～200
5.5～8.5
500～565
0.5～0.8
200～260
－
－
Байду номын сангаас三压再热
50～200
11～14
520～565
0.4～0.6
200`230
2.0~3.5
520·565
三.余热锅炉重要参数
2.余热锅炉热端温差、节点温差和接近点温差
热端温差：过热器入口烟气与过热器出口蒸汽之间的温差。降低热端温差， 可以得到较高的过热度，提高过热蒸汽品质。后果是过热器传热面积增加。 热端温差一般选择在30～60 ℃范围内。