《燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)》第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件

1、5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐一、余熱鍋爐的原理、類型與特點1、余熱鍋爐及其作用 余熱鍋爐（heat recover steam generator, HRSG）是利用工業(yè)生產(chǎn)過程余熱產(chǎn)生蒸汽的設備。燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)中的余熱鍋爐是聯(lián)合循環(huán)電廠中的關鍵設備之一，它處于燃氣循環(huán)和蒸汽循環(huán)的交接點上，接收燃氣輪機的排氣余熱，產(chǎn)生汽輪機所需要的蒸汽；它與燃氣輪機、汽輪機的聯(lián)系密切，所以其性能受到這些設備的很大影響，同時也在很大程度上影響這些設備。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐一、余熱鍋爐的原理、類型與特點5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐一、余熱鍋爐的原理、類型與特點2、余熱鍋爐類型按汽水系統(tǒng)分：分為單壓式、多壓式

2、、再熱多壓式按照鍋內(nèi)汽水流程的特點，分為汽包式和直流式；按照汽水循環(huán)方式的不同，分為自然循環(huán)式和強制循環(huán)式；按照爐內(nèi)煙氣的流動方向，分為臥式和立式；按照有無補燃裝置，可分為補燃式和無補燃式。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐一、余熱鍋爐的原理、類型與特點5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐一、余熱鍋爐的原理、類型與特點3、余熱鍋爐類型5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐一、余熱鍋爐的原理、類型與特點燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)

3、合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐一、余熱鍋爐的原理、類型與特點3、余熱鍋爐特點熱力特性變化大。燃氣溫度低、流量大，傳熱方式以對流為主。爐內(nèi)煙氣的速度和溫度分布很不均勻。汽水

4、系統(tǒng)形式多樣。變工況時煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)熱力變化不協(xié)調(diào)。需要適應燃氣輪機快速啟動的要求。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐一、余熱鍋爐的原理、類型與特點5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)1、余熱鍋爐的主要性艙參數(shù)1）效率 余熱鍋爐效率為輸出的熱量與輸入的熱量之比。目前一般在0.7-0.9之間5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)1、余熱鍋爐的主要性能參數(shù)2）端差、節(jié)點溫差和接近點溫差進入余熱鍋爐的煙氣的溫度與流出余熱鍋爐的過熱蒸汽的溫度之差稱為余熱鍋爐的端差，記為 :5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余

5、熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)1、余熱鍋爐的主要性能參數(shù)2）端差、節(jié)點溫差和接近點溫差蒸發(fā)器起始點處燃氣的溫度與給水飽和溫度之差稱為余熱鍋爐的節(jié)點溫差（有些書稱之為窄點溫差），記為 :5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)1、余熱鍋爐的主要性能參數(shù)2）端差、節(jié)點溫差和接近點溫差鍋爐汽包壓力下飽和水的溫度與省煤器出口處的給水溫度之差稱為余熱鍋爐的接近點溫差（有些書稱之為欠溫），記為 :5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)2、余熱鍋爐熱力參數(shù)的選取1）鍋爐排煙溫度的選取排煙溫度越低，

6、余熱鍋爐的效率越高。要達到較低的排煙溫度，余熱鍋爐就要有更多的換熱面積，這一方面會使制造費用上升,另一方面還會使煙氣側(cè)的流動阻力增大，從而導致燃氣輪機功率和效率的下降。對排煙溫度的選取還受到煙氣酸露點溫度的限制。在燃燒含有硫分的氣體燃料或液體燃料的聯(lián)合循環(huán)中排煙溫度一般取為150-200 之間；在燃燒天然氣的聯(lián)合循環(huán)中，排煙溫度一般取為100左右。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)2、余熱鍋爐熱力參數(shù)的選取2）主蒸汽溫度的選取在經(jīng)濟上存在一個最佳主蒸汽溫度。主蒸汽溫度一般要在 的范圍內(nèi)，通過優(yōu)化進行選取。對于多壓余熱鍋爐，中壓蒸汽和

7、低壓蒸汽的溫度則比它們各自所在的余熱鍋爐受熱面上游的煙氣溫度低11左右。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)2、余熱鍋爐熱力參數(shù)的選取3）主蒸汽壓力的選取選取主蒸汽壓力 時，同樣也要考慮經(jīng)濟和技術兩方面的因素。主蒸汽壓力提高，余熱鍋爐的排煙溫度就要升高，效率下降，余熱鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽就會因此而減少。但對蒸汽循環(huán)而言，由于工質(zhì)在余熱鍋爐中的平均吸熱溫度升高，循環(huán)效率會因此而有所提高。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)2、余熱鍋爐熱力參數(shù)的選取4）節(jié)點溫差的選取從經(jīng)濟上看，存在

8、著最佳的節(jié)點溫差。在其他條件不變時，增大節(jié)點溫差，排煙溫度就要升高，余熱鍋爐的效率就會因此而降低。減小節(jié)點溫差，余熱鍋爐各換熱面的傳熱溫差都減小，換熱面積就要增大，從而使鍋爐造價升高；同時，煙氣側(cè)阻力增加，燃機效率下降。節(jié)點溫差的最佳值一般在8一20之間。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)2、余熱鍋爐熱力參數(shù)的選取5）接近點溫差的選取余熱鍋爐設置一定的接近點溫差，主要是為了防止低負荷工況下或機組啟停期間給水在省煤器中汽化，導致省煤器管壁過熱、振動等安全問題。從安全角度看，接近點溫差應選取得稍大一些。接近點溫差過大時，鍋爐的循環(huán)倍率就

9、要提高，蒸發(fā)器的換熱面積會增大。所以，從安全性和設備造價兩個因素綜合考慮，較為合適的在5一20之間。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)2、余熱鍋爐熱力參數(shù)的選取6）煙氣側(cè)流速的選取在管束間的對流換熱過程當中，煙氣側(cè)流速的變化會對傳熱和流動都產(chǎn)生影響。煙氣流速增大時，余熱鍋爐的換熱系數(shù)會增大，但同時煙氣側(cè)的流動阻力也會增加。前者可使換熱面積減小或增加傳熱量，有利于傳熱。后者則使燃機排氣壓力升高，導致燃機出力和效率下降。因此，對余熱鍋爐煙氣流速也要按照整體經(jīng)濟性最優(yōu)的要求來取值。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐二、余熱鍋爐的熱力參數(shù)5-1 聯(lián)

10、合循環(huán)的余熱鍋爐三、余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)1、汽水系統(tǒng)的壓力分級1）多壓原因按照最佳值選取蒸汽參數(shù)時，單壓的余熱鍋爐的排煙溫度只能降低到200 左右甚至更高。采用雙壓或三壓蒸汽系統(tǒng)來解決這個問題，即在余熱鍋爐中除了產(chǎn)生高壓過熱蒸汽外，還產(chǎn)生中壓或低壓過熱蒸汽，補入汽輪機的中、低壓缸中做功。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐三、余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐三、余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)1、汽水系統(tǒng)的壓力分級2）多壓原理雙壓余熱鍋爐將排煙溫度降得更低，它相當于在第一臺余熱鍋爐之后又串聯(lián)了一臺壓力等級低一些的余熱鍋爐，后者以前者的排煙為熱源，使煙氣的溫度降到更低后才排放。多壓系統(tǒng)可把燃氣輪機的排氣溫度降

11、低到110-130的水平，對于燃燒硫分很少的天然氣機組，排煙溫度可降至80-85。三壓聯(lián)合循環(huán)的效率比雙壓聯(lián)合循環(huán)的效率大約可提高1%；雙壓和三壓采用再熱后，聯(lián)合循環(huán)效率均能再提高0.8- 0.9。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐三、余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐三、余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)2、蒸汽循環(huán)的除氧系統(tǒng)聯(lián)合循環(huán)中常用的除氧方式有三種：一是在余熱鍋爐中進行除氧；二是在凝汽器中進行真空除氧；三是設置獨立除氧器除氧。余熱鍋爐除氧是目前應用較多的一種除氧方式。除氧水箱通常也作為余熱鍋爐的低壓汽包使用，稱為整體式除氧器。將凝汽器兼用作真空除氧器除氧也是聯(lián)合循環(huán)應用較多的一種除氧方式。也有一些

12、機組仍然采用了獨立于余熱鍋爐和凝汽器之外的除氧器。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐三、余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐三、余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)3、典型汽水系統(tǒng)簡介三壓、再熱、自然循環(huán)、帶整體式除氧器、臥式布置余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐三、余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐三、余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)3、典型汽水系統(tǒng)簡介三壓、無再熱、強制循環(huán)、立式布置余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)，除氧器獨立設置。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐三、余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)1、總體結(jié)構(gòu)臥式5-1 聯(lián)

13、合循環(huán)的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)1、總體結(jié)構(gòu)立式5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)2、主要部件1）受熱面包括過熱器、再熱器、蒸發(fā)器、省煤器、給水加熱器等。余熱鍋爐的受熱面比常規(guī)鍋爐要大許多。使用小管徑薄壁翅片管，管束采用錯列布置。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)2、主要部件2）汽包余熱鍋爐的蒸汽壓力相對較低，汽包一般為臥式。立式余熱鍋爐的汽包一般設置于前（或后）側(cè)的鋼架上。臥

14、式余熱鍋爐的汽包則多放置在蒸發(fā)器上部。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)2、主要部件3）集箱與翅片管的連接余熱鍋爐的集箱與管屏有單管排連接和多管排連接兩種方式。多管排連接方式把兩排、三排或更多排的翅片管與集箱直接相連，使受熱面內(nèi)的工質(zhì)在集箱內(nèi)混合后進入汽包。單管排連接方式，先將一排排翅片管與一個個小集箱相連接，再將小集箱與直徑較大的集箱相連，再進入下一組較大直徑的集箱進行二次混合，最后進入汽包。5-1 聯(lián)合循環(huán)

15、的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)2、主要部件4）爐墻余熱鍋爐大多采用輕型爐墻，墻板一般由內(nèi)護板、保溫層和外護板構(gòu)成。5）膨脹節(jié)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中通常布置有兩個非金屬膨脹節(jié)，分別位于燃氣輪機排氣擴散段出口與余熱鍋爐進口煙道之間和余熱鍋爐出口與煙囪進口之間，其主要功能是吸收前后設備之間的膨脹位移。5-1 聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐四、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)5-2 聯(lián)合循環(huán)的汽輪機一、熱力參數(shù)及系統(tǒng)上的特點 聯(lián)合循環(huán)汽輪機與同功率等級的常規(guī)汽輪機在熱力系統(tǒng)上的差別主要有： 聯(lián)合循環(huán)汽輪機的系統(tǒng)類型眾多，彼此之間的參數(shù)有很大差別； 聯(lián)合循環(huán)汽輪機的主蒸汽壓力一般低于同功率常規(guī)汽輪機

16、的主蒸汽壓力； 聯(lián)合循環(huán)汽輪機一般無回熱抽汽，而常規(guī)汽輪機一般有回熱抽汽。5-2 聯(lián)合循環(huán)的汽輪機一、熱力參數(shù)及系統(tǒng)上的特點5-2 聯(lián)合循環(huán)的汽輪機二、結(jié)構(gòu)上的特點原因：汽輪機不再有回熱抽汽，相反，在雙壓及三壓系統(tǒng)中，還有蒸汽從中途匯入。 聯(lián)合循環(huán)的汽輪機一般采用滑壓運行方式。 為了使聯(lián)合循環(huán)機組能快速啟停，聯(lián)合循環(huán)中的汽輪機也應該有一些結(jié)構(gòu)措施。5-2 聯(lián)合循環(huán)的汽輪機二、結(jié)構(gòu)上的特點5-2 聯(lián)合循環(huán)的汽輪機二、結(jié)構(gòu)上的特點特點：低壓部分的結(jié)構(gòu)相對更龐大，單缸汽輪機的“錐度”較大。 一般采用全周進汽，無調(diào)節(jié)級。 因無回熱抽汽管道等，可能采用軸向或側(cè)向排汽，以便于單層布置。 結(jié)構(gòu)盡可能對稱，蒸

17、汽導管、控制閥、關斷閥、外圍管道等也都設計成偶數(shù)并對稱布置，以降低啟動過程中的熱應力。 在不影響汽輪機效率的前提下，增大動靜部件之間的間隙，以防止在快速啟動過程中由于動靜部件膨脹不同步而發(fā)生碰磨。5-2 聯(lián)合循環(huán)的汽輪機二、結(jié)構(gòu)上的特點5-2 聯(lián)合循環(huán)的汽輪機二、結(jié)構(gòu)上的特點5-2 聯(lián)合循環(huán)的汽輪機二、結(jié)構(gòu)上的特點5-2 聯(lián)合循環(huán)的汽輪機二、結(jié)構(gòu)上的特點5-2 聯(lián)合循環(huán)的汽輪機二、結(jié)構(gòu)上的特點5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)需配備的輔助設備或系統(tǒng)一般有：啟動裝置；潤滑油系統(tǒng)；液壓油系統(tǒng)；燃料系統(tǒng)；冷卻水系統(tǒng)；進氣系統(tǒng)；通流部分清洗設備；離合器等。其中，第、 項與常規(guī)蒸汽動

18、力電站的情況沒有太大差別，第項則取決于燃料的類型。這里僅簡要介紹第、第、第 和第項。5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)需配備5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)一、啟動裝置燃氣輪機的啟動裝置一般由啟動機、變矩器（禍合器）、盤車機構(gòu)和控制器等組成，其核心是啟動機。聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機所使用的啟動機主要有柴油機、變頻器加主發(fā)電機、汽輪機三種形式。5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)一、啟動裝置5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)二、進氣系統(tǒng)空氣過濾和降低噪聲作用。進氣冷卻和進氣加熱。5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)二、進氣系統(tǒng)5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)二、進氣系統(tǒng)空氣

19、過濾和降低噪聲作用。進氣冷卻和進氣加熱。5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)二、進氣系統(tǒng)燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)第五章-聯(lián)合循環(huán)的其他熱力設備與機組布置解析課件5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)三、通流部分清洗裝置清洗裝置有干式和濕式兩種類型。干式清洗裝置主要由盛裝清洗介質(zhì)的容器和將清洗介質(zhì)送人壓氣機進氣管的設施組成。濕式清洗裝置主要由盛裝清洗液的容器、清洗液輸送泵等組成。5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)三、通流部分清洗裝置5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)四、同步自動離合器同步自動離合器(Synchro-Self-Shifting Clutch，簡稱3S離合器）的設備，它是一種依靠自身機構(gòu)自動實現(xiàn)嚙合或脫離，從而使輸入設備與輸出設備聯(lián)接或者分離開來的設備。功能：靜態(tài)嚙合。動態(tài)脫離。動態(tài)嚙合。5-3 聯(lián)合循環(huán)的主要輔助設備和系統(tǒng)四、同步自動離合器5-4 聯(lián)合循環(huán)機組的布置方案按照熱力設備組合方案的不同，可將聯(lián)合循環(huán)機組劃分為“一拖一”方案和“多拖一”