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鍋爐技術|認識聯合循環機組之余熱鍋爐
點擊次數:6853次 更新時間:2017/11/13 【關閉】

余熱鍋爐定義:

利用各種工業過程中的廢氣、廢料或廢液中的顯熱或 ( ) 其可燃物質燃燒后產生的熱量的鍋爐。或在燃油 ( 或燃氣 ) 的聯合循環機組中,利用從燃氣輪機排出的高溫煙氣熱量的鍋爐

余熱鍋爐與常規鍋爐的區別:

★余熱鍋爐利用燃氣輪機排出的廢氣為熱源,因此無需燃燒系統 ( 除非有補燃要求 )

★余熱鍋爐無需配備風機 ( 通風來自燃氣輪機的排氣 )

★余熱鍋爐可在多壓狀態下產生蒸汽以提高熱回收效率;

★熱傳導靠對流而不是靠輻射;

★余熱鍋爐不采用膜式水冷壁結構;

★余熱鍋爐采用翅片管最大限度地強化傳熱。

余熱鍋爐

常規鍋爐

典型的余熱鍋爐的縱剖面圖

余熱鍋爐的分類:

從燃氣側熱源分:

★無補燃余熱鍋爐

單純回收燃氣輪機排氣的熱量,產生一定壓力和溫度的蒸汽。

★有補燃余熱鍋爐

▲部分補燃型

向余熱鍋爐內加噴有限燃料,燃燒消耗掉一部分燃機透平排氣中的氧氣,使鍋爐受熱面的燃氣溫度提高到 700 1000 ℃。

特點:

●余熱鍋爐結構簡單(無需輻射換熱,只需增加對流換熱面);

●蒸發量比無補燃余熱鍋爐增大一倍。

▲完全補燃型

向余熱鍋爐噴入大量的燃料,在余氣系數 1.1 的條件下把從燃機透平送來的高溫燃氣中的氧氣幾乎完全燃燒掉。

特點:

●余熱鍋爐需要敷設輻射換熱面;

●蒸汽量可以達到無補燃余熱鍋爐的 6 7 倍。

煙道式補燃燃燒器的結構

一般來說,采用無補燃的余熱鍋爐的聯合循環效率相對較高。目前,大型聯合循環大多采用無補燃的余熱鍋爐。

從蒸發器中汽 / 水工質的循環方式分:

★強制循環余熱鍋爐

★自然循環余熱鍋爐

區別:有無循環水泵加壓

強制循環余熱鍋爐原理示意圖

自然循環余熱鍋爐原理示意圖

臥式自然循環的原理

布置在爐膛內的水冷壁受到高溫煙氣(或火焰)輻射的熱量加熱后,管內水的溫度迅速升高,一部分水汽化,在管內形成汽水混合物。布置在爐墻外側下降管中的水,由于不受熱,它的密度就大于汽水混合物的密度。

下降管一側的壓力大于水冷壁一側的壓力,二者之差為流動壓頭。在流動壓頭的作用下,水從下降管向水冷壁管(上升管)不斷地循環流動,這種現象稱為自然循環。

臥式自然循環的原理

從產生蒸汽壓力等級分類:

★單壓余熱鍋爐

▲只產生一種蒸汽壓力供汽輪機使用。

★雙壓或三壓余熱鍋爐

▲產生兩種或三種不同壓力的蒸汽供汽輪機使用;

▲可以采用再熱蒸汽循環的方式,提高聯合循環的效率;

▲雙壓或三壓余熱鍋爐系統復雜、造價高,適用于燃機透平排氣溫度較高、單機功率較大的機組。

單壓余熱鍋爐

雙壓余熱鍋爐

三壓余熱鍋爐

從鍋爐本體結構布置分類:

★臥式布置余熱鍋爐

★立式布置余熱鍋爐

易與脫氧化氮和一氧化碳的觸媒設備相配;

★易與大功率補燃設備相配;

★易于滿足高地震區的設計要求;

★鋼結構量少。

★占地面積可能較小;

★在老廠改造項目中,較易在現有鍋爐房中布置;

★比較容易解決就地分包項目;

★現場安裝時無需使用重型起吊器械。

按照有無鍋筒裝置分類:

★直流式余熱鍋爐

★鍋筒式余熱鍋爐

直流式余熱鍋爐管簇布置示意圖

大型余熱鍋爐采用模塊結構,這種經過工廠試驗的各模塊,便于裝運,可縮短安裝工期,降低建造費用。

余熱鍋爐本體組成:

通常余熱鍋爐由省煤器、蒸發器、過熱器以及聯箱和汽包等換熱管組和容器等組成,在有再熱器的蒸汽循環中,可以加設再熱器。

★省煤器——鍋爐的給水完成預熱的任務,使給水溫度升高到接近飽和溫度的水平;

★蒸發器——給水相變成為飽和蒸汽;

★過熱器——飽和蒸汽被加熱升溫成為過熱蒸汽;

★再熱器——再熱蒸汽被加熱升溫到所設定的再熱溫度;

★汽包——匯集省煤器給水和匯集從省煤器來的汽、水混合物,提供合格的飽和蒸汽進入過熱器或供給用戶。

翅片管

余熱鍋爐省煤器、蒸發器、過熱器、再熱器均采用翅片管傳熱,翅片管的特點:

★采用翅片管增加傳熱;

★兩種形式 - 螺旋環片狀翅片管和螺旋鋸齒狀翅片管;

★鋸齒狀翅片管具有更高的傳熱效率,因此在余熱鍋爐中除高溫區域 ( 余熱鍋爐進口及補燃用燃燒器后部 ) 外,均被采用;

★傳熱率可通過改變翅片管的高度和密度布置 ( 每米長度的翅片數 ) 調節;

★被螺旋纏繞在管子上的翅片是利用連續高頻焊工藝同管子外壁焊接固定的。


汽包結構

汽包本體是一個圓筒形的鋼質受壓容器,由筒身 ( 圓筒部分 ) 和兩端的封頭組成。筒身由鋼板卷制焊接而成,凸形封頭用鋼板沖壓而成,然后兩者焊接成一體。封頭上開有人孔,以便進行安裝和檢修,同時起通風作用。人孔蓋一般由汽包里面向外關緊,封頭為了保證其強度,常制成橢球形的結構,或制成半球形的結構。

減溫器

減溫器通常位于過熱器或再熱器出口管組的進口處,比如一、二級過熱器之間。

減溫水一般來自鍋爐給水泵。

減溫水通過噴口霧化后噴入湍流強烈的蒸汽中,蒸汽的速度和霧化的水滴尺寸是確定減溫效果的兩個最重要因素。

一個好的過熱器或再熱器設計,在額定負荷穩定運行時需要很少的噴水量。

聯箱

現代鍋爐都采用圓形聯箱,實際上是直徑較大、兩端封閉的圓管,可用來連接兩部分相同或不同管數和管徑的管子,起匯集、混合和分配工質的作用。

聯箱一般布置在爐外不受熱,其長度由所需連接的管數決定。聯箱與管子的連接現在都采用焊接。