燃气-蒸汽联合循环余热锅炉hrsg的应用

燃气-蒸汽联合循环余热锅炉hrsg的应用

残余锅炉（hsg）是利用工业生产中的残余来产生蒸汽的装置。燃气-蒸汽联合循环余热锅炉是联合循环电厂中的关键设备之一,其热源为燃气轮机的排气,利用余热而产生蒸汽,提供给蒸汽轮机发电。燃气-蒸汽联合循环电站具有如下几方面的优点:(1)能源利用率高,供电效率达到55%～57%;(2)占地面积少;(3)造价低、对环境污染极小;(4)调峰性能好,启停快捷。燃机从启动到带满负荷运行,一般不到20min,快速启动时,时间可更短;(5)建设周期短、运行和维修成本低;(6)耗水量少。简单循环只需火电厂2%～10%的用水量,联合循环也只有火电厂的1/3左右。随着天然气资源的进一步开发和引进,以及西气东送工程的建设,发展一定数量的燃气-蒸汽联合循环电站可以减少以燃煤为主的火力发电,优化发电结构。1基于气体和蒸汽的联合循环技术原理和剩余锅炉的分类1.1低热值燃料发电燃气-蒸汽联合循环电站主要由空气压缩机、燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、发电机、凝汽器等部分组成。叶轮式压缩机从外部吸收空气,压缩后送入燃烧室,同时燃料(通常是气体燃料或液体燃料)也喷入燃烧室与压缩空气混合,在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀做功,推动动力叶片高速旋转,带动发电机产生电能。将燃气轮机排出的功后高温乏烟气(温度相当高,一般为400～600℃,燃气工质流量也非常大,对于较大功率的机组来说为300㎏/s以上)送入余热锅炉,布置在余热锅炉中的受热面吸收烟气的热量并产生蒸汽,再将蒸汽注入蒸汽轮机,推动转子转动,带动发电机发电,见图1。由于这类电站将燃气轮机循环和蒸汽轮机循环结合到了一起,因此称这种电站为燃气-蒸汽联合循环电站。1.2hrsg锅炉简介HRSG锅炉分类见图2。通常按有无附加燃烧设备可分为不补燃型(图1a)和补燃型HRSG锅炉(图1b)。按烟气在HRSG锅炉中的流通方向可分为立式布置和卧式布置HRSG锅炉。按蒸发系统的循环方式可分为自然循环、强制循环和直流锅炉。按结构特点可分为管壳式和烟道式。补燃型HRSG锅炉是指为了增大HRSG锅炉中产生的蒸汽量,从而提高蒸汽的热力参数,在HRSG锅炉中补充燃烧一定数量的燃料(包括固体煤在内)。管壳式HRSG锅炉一般为紧凑型小型锅炉,大型HRSG锅炉一般采用烟道式,应用较为广泛,主要用于热电联产,为工厂提供工业用汽和联合循环电厂为蒸汽轮机提供蒸汽。2霍克锅炉结构2.1受体面模块设计HRSG锅炉一般有低压、中压和高压3个回路,每个回路由锅筒、蒸发器、省煤器、过热器、再热器及相应的集箱组成。卧式HRSG锅炉烟气是沿水平方向流过垂直方向安装的受热面模块,受热面模块采用吊挂式结构,见图3a所示;立式HRSG锅炉烟气是沿垂直方向流过水平方向安装的受热面模块,受热面模块带有中间支撑隔板,见图3b。对于大容量HRSG锅炉,其蒸发器不采用膜式水冷壁结构,而是与省煤器、过热器及再热器一样为提高传热效率采用螺旋翅片管形式。2.2土壤传热率的调节通常采用连续高频电阻焊接工艺将翅片螺旋焊到管子上,传热率可通过改变翅片管翅片的高度和密度(每米翅片数)进行调节。螺旋翅片管可分为螺旋锯齿状翅片管和螺旋环片状翅片管(见图4),前者传热效率更高。2.3新型hrsg锅炉HRSG锅炉集箱与翅片管的连接方式可分为单管排连接和多管排连接,如图5所示。传统的HRSG锅炉一般采用多管排连接方式,其集箱的直径相对较大,两排、三排或更多排的管子与集箱直接相连,受热面内的工质经集箱混合后进入锅筒。新型HRSG锅炉采用单管排连接方式,其集箱的直径相对较小,受热面的单排管子与集箱相连。受热面内的工质经小集箱混合后,再进入下一组较大直径的集箱进行二次混合,最后进入锅筒。单管排连接方式具有翅片管无弯头、工质混合均匀和热应力小等优点。3受体面模块焊接工艺改进HRSG锅炉钢结构件和受热面部件一般采用大型模块化设计,受热面部件在制造厂组装成大型模块,工地只进行模块与模块之间的安装,大大减少工地的组装工作量。由于受热面模块长度较长约为25m,重量达到160t左右,整个模块刚性小,结构紧凑,因而会给制造带来以下问题:(1)制造受热面模块除考虑专用的厂房、起重设备和起吊工具外,还要考虑大型模块的运输问题;(2)在减少工地组装工作量的同时,大大地增加了制造厂全位置焊接的数量;(3)由于受热面模块结构紧凑,因而增加了焊接及缺陷返修的难度。受热面模块制造中,翅片管与集箱的连接可采用坡口角焊缝连接,也可以采用翅片管与集箱管接头的对接焊缝连接。当采用角焊缝连接时,可采用手工钨极氩弧焊,也可以采用手工钨