餘熱鍋爐的結構設計與布置

2022-04-26 14:09:05 字數 2577 閱讀 4009

餘熱鍋爐型式為:無補燃、臥式煙道、單壓汽水系統自然迴圈餘熱鍋爐。

餘熱鍋爐由煙道系統和餘熱鍋爐本體兩大部分組成。此外,餘熱鍋爐還裝有壓力表、溫度計、水位計、安全閥、吹灰器等主要附件。

一、煙道系統

從燃氣輪機排出的高溫煙氣有兩路出口:一路進入餘熱鍋爐,流過各級受熱面,從主煙囪排入大氣:另一路進入旁通煙囪,排入大氣。

餘熱鍋爐入口煙道上裝有入口擋板,旁通煙道上裝有旁通擋板。當燃氣輪機工作而餘熱鍋爐不工作時,旁通擋板開啟,入口擋板關閉。燃氣輪機和餘熱鍋爐同時工作時,旁通擋板關閉,入口擋板開啟。

同時,相應調節擋板的開度可以使餘熱鍋爐、汽輪機和燃氣輪機在負荷方面更好的匹配。

入口煙道和旁通煙道都裝有膨脹節,這是由於煙道受熱後要伸長,會對煙道的支架產生熱應力,採用膨脹節能吸收煙道的伸長量,從而減小熱應力。

主煙道型式採用長方體結構,臥式煙道,長、寬、高分別為h=9m、w=2m、l=3m。

二、餘熱鍋爐本體

餘熱鍋爐本體採用模組式結構。經過工廠試驗的各模組便於裝運,可縮短現場安裝工期,降低建造費用。

(一)入口過渡段煙道

入口過渡段煙道內裝設導流板,使煙氣均勻地流入過熱器段。

入口過渡段煙道由內壁面耐熱不鏽鋼板、中間保溫層和箱體鋼板、外壁鋁合金護板組成。

(二)受熱面元件

受熱面元件包括:過熱器、蒸發器、省煤器、低壓蒸發器。各元件由管束、聯箱、支吊架等組成。

1、管組

每個受熱面元件均採用不同數量的螺旋肋片管組成特定結構的管組。

選定的螺旋肋片管主要尺寸為:管束,材料為20鋼;翅片材料為20鋼,翅片高度=15.5mm,翅片厚度y=1mm,翅片節距s=5mm。

過熱器受熱面管組採用蛇形管組型式,管束正三角形錯列布置,橫向節距=76.9mm,縱向節距=66.6mm,橫向管子根數為26,縱向管子排數為12。

蒸發器受熱面管組為雙集箱立式管組。管束正三角形錯列布置,橫向節距=78.4mm,縱向節距=67.

9mm,橫向管子根數為25/26,縱向管子排數為39,每3排一組,一共13組。餘熱鍋爐蒸發管束的上集箱利用連通管與鍋筒連線,下集箱利用連通管與底部的連線集箱連線,鍋筒與連線集箱之間布置一根總下降管。

省煤器受熱面管組採用蛇形管組型式,管束正三角形錯列布置,橫向節距=111.1mm,縱向節距=96.2mm,橫向管子根數為18,縱向管子排數為30。

低壓蒸發器受熱面管組為雙集箱立式管組。管束正三角形錯列布置,橫向節距=129.0mm,縱向節距=111.

7mm,橫向管子根數為15/16,縱向管子排數為18,每3排一組,一共6組。餘熱鍋爐蒸發管束的上集箱利用連通管與鍋筒連線,下集箱利用連通管與底部的連線集箱連線,鍋筒與連線集箱之間布置一根總下降管。

2、支吊架

採用「蜂窩狀」吊架,一定數量的吊架、吊架頂板和吊架底板組成乙個大的管組。管子的肋片部分和吊架板接觸,肋片外形是圓的,而吊架板形狀是六角形,除了觸點以外,兩者之間有足夠的間隙,吊架本身有撓性,可以微微移動。所以,當管子受熱膨脹時,不易被吊架卡住,同時管壁不易被磨損。

同時,因為管組的進口聯箱和出口聯箱都是固定不動的,採用這種吊架結構,管子膨脹伸長是自由的,能減少膨脹熱應力作用到聯箱上去。

3、聯箱

省煤器和過熱器的出口聯箱型式相同。因為蒸發器入口是水,出口是汽水混合物,所以蒸發器進口聯箱的直徑比出口聯箱的小。

(三)鍋筒

蒸發器出口的汽水混合物經導管引入鍋筒的連通箱內,在旋風分離器中進行汽水分離,然後蒸汽經蒸汽出口管通往過熱器。鍋筒下部有下降管,在下降管入口處裝有漩渦破壞器,以防止將蒸汽帶入下降管。定期排汙管位於蒸發器下部聯箱的底部。

低壓蒸發器的鍋筒與除氧水箱合為一體,低壓蒸發器產生的飽和蒸汽用作除氧器除氧。

在聯合迴圈機組使用過程中,為適應燃氣輪機快速啟動的需要,必須解決管束等部件快速膨脹的問題。執行中公升負荷的速度主要受限於鍋筒的膨脹,因而鍋筒壁設計值要盡可能薄。同時,為了適應啟動過程中蒸發器內工質容積激變的問題,鍋筒的容積設計值為正常執行條件下蒸發器內蒸汽體積的兩倍。

(四)飽和蒸汽減溫器

飽和蒸汽從鍋筒進入過熱器管束前,分道經過帶有蒸汽調節閥的支路,最後兩路蒸汽流再在過熱蒸汽出口集箱充分混合。通過調整調節閥的開度,改變通過支路的飽和蒸汽量,控制出口過熱蒸汽溫度在執行溫度設定範圍內。

(五)出口過渡段煙道

出口過渡段煙道的壁面由內壁碳鋼襯板,中間保溫層、箱體鋼板和外壁鋁合金護板組成,與入口過渡段煙道相似。

餘熱鍋爐汽水系統

餘熱鍋爐的給水其中一路進入低壓蒸發器鍋筒。在低壓汽包內,水經過下降管,經自然水迴圈,在低壓蒸發器內受熱後成為汽水混合物回到汽包,在汽包內的分離器中進行汽水分離後,分離出來的水回到汽包的水空間,飽和蒸汽則通過飽和蒸汽引出管被送到除氧水箱。

餘熱鍋爐另一路給水通過給水幫浦以4.2mp的壓力送入省煤器,給水在省煤器中被加熱到接近飽和溫度後進入汽包,汽包中的水經過下降管和自然水迴圈後,在蒸發器內受熱成為汽水混合物回到汽包,汽水混合物在汽包內的分離器中進行汽水分離後,分離出來的水回到汽包的水空間,252的飽和蒸汽則通過飽和蒸汽引出管,大部分被送到過熱器,飽和蒸汽在過熱器內繼續被加熱成為445的過熱蒸汽,一小部分則分道經過帶有蒸汽調節閥的支路,最後兩路蒸汽流再在過熱蒸汽出口集箱充分混合。通過調整調節閥的開度,改變通過支路的飽和蒸汽量,控制出口過熱蒸汽溫度在435,以滿足機組負荷設計需要。

最後,過熱蒸汽出口集箱出來的435的過熱蒸汽被送到汽輪機作功。

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