余熱鍋爐與汽水系統(tǒng)

6.1、余熱鍋爐的作用及設(shè)計(jì)要求一、余熱鍋爐的作用和分類1、余熱鍋爐作用及設(shè)備組成（1）余熱鍋爐的作用在聯(lián)合循環(huán)中，回收燃?xì)廨啓C(jī)的排氣余熱，借以產(chǎn)生推動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電所需蒸汽。第21頁/共42頁余熱鍋爐除氧器凝汽器蒸汽透平發(fā)電機(jī)燃?xì)馔钙饺紵覊簹鈾C(jī)高壓過熱器高壓蒸發(fā)器鍋筒高壓省煤器低壓蒸發(fā)器第43頁/共42頁余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)2、余熱鍋爐的分類按汽水發(fā)生系統(tǒng)分類單壓余熱鍋爐雙壓余熱鍋爐三壓余熱鍋爐按循環(huán)驅(qū)動(dòng)力分類自然循環(huán)余熱鍋爐—汽包爐強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐—直流爐第54頁/共42頁3、自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐的比較自然循環(huán)方式的余熱鍋爐第65頁/共42頁11--膨脹節(jié)22--進(jìn)口煙道33--內(nèi)部保溫材料44--鍋筒55--煙囪66--出口煙道77--膨脹節(jié)88--省煤器段99--下降管1100--蒸發(fā)器1111--過熱器段1122--人孔1133--整體結(jié)構(gòu)鋼1144--上升管強(qiáng)制循環(huán)方式的余熱鍋爐1212----蒸省蒸省發(fā)煤發(fā)煤器和過熱器44--煙上--33

上煙囪部部囪過渡段66--鋼鍋--55

鍋鋼架筒筒架88--進(jìn)彎--77彎進(jìn)口煙煙口段道道段((側(cè)向進(jìn)口))第76頁/共42頁表6－1兩種循環(huán)方式對(duì)余熱鍋爐的影響關(guān)系循環(huán)方式變量自然循環(huán)強(qiáng)制循環(huán)傳熱面積相同相同可用率(%)(約)99.9597.50在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行范圍內(nèi)的使用性廣窄水循環(huán)的自平衡性有有限循環(huán)泵的設(shè)置無有外部耗功無有泵的耗功占地面積較多較少鋼結(jié)構(gòu)與管道輕而多重而少基礎(chǔ)和撐腳輕而多重而少安裝所需設(shè)備輕重運(yùn)行及維護(hù)較易較難第87頁/共42頁需要說明的內(nèi)容（1）自然循環(huán)強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐傳熱面積基本相等強(qiáng)制循環(huán)與自然循環(huán)相比：a

↑，但a水測(cè) 燃?xì)鉁y(cè)基本不變；總換熱系數(shù)主要取決于燃?xì)鉁y(cè)換熱系數(shù)。第98頁/共42頁需要說明的內(nèi)容（2）自然循環(huán)余熱鍋爐可用率高于強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐自然循環(huán)管簇垂直布置；強(qiáng)制循環(huán)管簇水平向布置→易發(fā)生汽水分層現(xiàn)象、底部結(jié)垢比頂部少→沿管簇截面形成溫度梯度、不同程度的傳熱和膨脹→容易發(fā)生腐蝕、燒壞、塑性變形和事故。為避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象→采用大循環(huán)倍率的循環(huán)泵→要額外地消耗能量、而且循環(huán)泵也可能發(fā)生故障第190頁/共42頁二、余熱鍋爐設(shè)計(jì)要求1、盡可能高的當(dāng)量效率2、適當(dāng)減少燃?xì)鈧?cè)的壓損3、快速啟動(dòng)3、變工況穩(wěn)定性好4、盡量避免管束燒壞和腐蝕第110頁/共42頁5、利于制造安裝及檢修6.2節(jié)點(diǎn)溫差及接近點(diǎn)溫差的選擇一、節(jié)點(diǎn)溫差、接近點(diǎn)溫差的概念1、節(jié)點(diǎn)溫差指余熱鍋爐小蒸發(fā)器入口處燃?xì)獾臏囟扰c飽和水溫度

之間的差值，即2、接近點(diǎn)溫差第11頁/共42頁2指余熱鍋爐中省煤器出口的水溫

與相應(yīng)壓力下飽和水溫

之間的差值，即

在“單壓汽水發(fā)生系統(tǒng)”的余熱鍋爐中Q=f（T）的關(guān)系

在“雙壓汽水發(fā)生系統(tǒng)”的余熱鍋爐中Q=f（T）的關(guān)系第132頁/共42頁第143頁/共42頁二、節(jié)點(diǎn)溫差、接近點(diǎn)溫差的選擇1、問題的提出（1）節(jié)點(diǎn)溫差節(jié)點(diǎn)溫差↓，余熱鍋爐排煙溫度↓，余熱鍋爐效率↑，蒸汽發(fā)電系統(tǒng)功率、效率↑，聯(lián)合循環(huán)的熱效率↑；節(jié)點(diǎn)溫差↓，鍋爐總換熱面積（投資費(fèi)用↑）↑，燃?xì)鈧?cè)的流阻損失↑（燃?xì)廨啓C(jī)的功率↓→聯(lián)合循環(huán)的熱效率有下降的趨勢(shì)）。6.2節(jié)點(diǎn)溫差及接近點(diǎn)溫差的選擇第154頁/共42頁二、節(jié)點(diǎn)溫差、接近點(diǎn)溫差的選擇1、問題的提出（2）接近點(diǎn)溫差接近點(diǎn)溫差↑，總換熱面積↑（省煤器面積↓、蒸發(fā)器面積↑）；如果接近點(diǎn)溫差過小，易出現(xiàn)省煤器過熱→受限。6.2節(jié)點(diǎn)溫差及接近點(diǎn)溫差的選擇第165頁/共42頁二、節(jié)點(diǎn)溫差、接近點(diǎn)溫差的選擇2、節(jié)點(diǎn)溫差、接近點(diǎn)溫差的影響因素分析及選擇（1）接近點(diǎn)溫差相對(duì)總換熱面積；現(xiàn)對(duì)余熱鍋爐排氣溫度；相對(duì)蒸汽產(chǎn)量；鍋爐當(dāng)量效率節(jié)點(diǎn)溫差↓，鍋爐總換熱面積↑，燃?xì)鈧?cè)的流阻損失↑綜合考慮燃?xì)鈧?cè)流動(dòng)阻力損失、換熱面積與燃?xì)廨啓C(jī)效率、功率的關(guān)系第176頁/共42頁考慮鍋爐當(dāng)量效率與節(jié)點(diǎn)溫差關(guān)系相對(duì)總投資費(fèi)隨用的和變相化對(duì)關(guān)單系位熱回收費(fèi)用第187頁/共42頁第198頁/共42頁相對(duì)換熱面積A相對(duì)燃?xì)饬髯枞細(xì)獾牧魉佟?，?/p>

阻損失↑，余熱鍋爐的總換熱面積↓；但燃?xì)廨啓C(jī)的功率就會(huì)降低。計(jì)算表明：1kPa的壓降會(huì)使燃?xì)廨啓C(jī)的功率和效率降低0.8％。第2109頁/共42頁二、節(jié)點(diǎn)溫差、接近點(diǎn)溫差的選擇2、節(jié)點(diǎn)溫差、接近點(diǎn)溫差的影響因素分析及選擇（２）接近點(diǎn)溫差接近點(diǎn)溫差↑，總換熱面積↑（省煤器面積↓、蒸發(fā)器面積↑）；機(jī)組負(fù)荷↓，接近點(diǎn)溫差↓。如果接近點(diǎn)溫差過小，在部分負(fù)荷工況下→省煤器內(nèi)就會(huì)發(fā)生部分給水蒸發(fā)汽化的問題，這會(huì)導(dǎo)致部分省煤器管壁發(fā)生過熱現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)故障。第210頁/共42頁對(duì) 的影響關(guān)系第221頁/共42頁二、節(jié)點(diǎn)溫差、接近點(diǎn)溫差的選擇2、節(jié)點(diǎn)溫差、接近點(diǎn)溫差的影響因素分析及選擇根據(jù)上述分析（1）節(jié)點(diǎn)溫差（8~20度）（2）接近點(diǎn)溫差（5~20度）第232頁/共42頁6.3余熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇一、主蒸汽參數(shù)，再熱蒸汽參數(shù)1、與蒸汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)比較考慮管道、閥門壓損，管束散熱損失主蒸汽壓力大約要比蒸汽輪機(jī)入口處的蒸汽壓力高3％左右，主蒸汽溫度大約要高3－4℃；再熱蒸汽的壓力則要比從蒸汽輪機(jī)的第234頁/共42頁6.3余熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇一、主蒸汽參數(shù)，再熱蒸汽參數(shù)2、與燃?xì)鈧?cè)溫度比較

主蒸汽溫度要比相應(yīng)燃?xì)鈧?cè)值低25－40℃。中壓蒸汽的溫度和低壓蒸汽的溫度則比它們各自所在余熱鍋爐上游方向的燃?xì)鉁囟鹊?1℃左右。第254頁/共42頁二、余熱鍋爐出口的排氣溫度與所選用的蒸汽循環(huán)型式、節(jié)點(diǎn)溫差以及燃料中的硫含量有密切關(guān)系下降受到一定的限制如燃料含硫量較高，應(yīng)比酸露點(diǎn)高10°C：110°C~130°C如燃料含硫量較低，應(yīng)比露點(diǎn)高10°C：80°C~90°C余熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇第265頁/共42頁燃料的硫含量的轉(zhuǎn)化率X和過量空氣系數(shù)對(duì)燃?xì)馑崧饵c(diǎn)的影響第276頁/共42頁材料的腐蝕損失與排氣溫度、硫酸濃度的變化關(guān)系第287頁/共42頁6.4余熱鍋爐的變工況特性滑壓運(yùn)行時(shí)蒸汽壓力的變化第298頁/共42頁滑壓運(yùn)行時(shí)蒸汽流量的變化余熱鍋爐中當(dāng)蒸汽壓力恒定時(shí)過熱蒸汽溫度的變工況特性第3209頁/共42頁余熱鍋爐中接近點(diǎn)溫差的變變工況特性時(shí)間min過熱蒸汽流量第310頁/共42頁過熱蒸汽溫度啟動(dòng)過程蒸汽流量和蒸汽溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系聯(lián)合循環(huán)裝置中三大部件的典型冷態(tài)起動(dòng)時(shí)間為：燃?xì)廨啓C(jī)：10-20

min；余熱鍋爐：30-90

min；蒸汽輪機(jī)：90-120

min。第321頁/共42頁6.5余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)1-省煤器2-蒸發(fā)器3-過熱器4-鍋筒單壓無再熱循環(huán)的余熱鍋爐之汽水系統(tǒng)第332頁/共42頁?強(qiáng)制循環(huán)的余熱鍋爐中雙壓無再熱循環(huán)的汽水系統(tǒng)高壓過熱器高壓蒸發(fā)器高壓省煤器低壓蒸發(fā)器低壓省煤器低壓鍋筒給水傳送泵高壓鍋筒第343頁/共42頁?強(qiáng)制循環(huán)的余熱鍋爐中雙壓有再熱循環(huán)的汽水系統(tǒng)高壓蒸發(fā)器低壓過熱氣高壓省煤器低壓蒸發(fā)器低壓省煤器低壓鍋筒7-給水傳送泵高壓鍋筒高壓過熱器再熱器第354頁/共42頁1-冷凝水加熱器2-整體除氧器3-低壓蒸發(fā)器4-給水傳送泵5-中壓省煤器6-高壓省煤器7-中壓鍋筒8-中壓蒸發(fā)器9-高壓省煤器10-中壓過熱器11-高壓鍋筒12-高壓蒸發(fā)器13-高壓過熱器三壓無再熱但帶整體除氧器的余熱鍋爐之汽水系統(tǒng)第365頁/共42頁1-冷凝水加熱器2-整體除氧器3-低壓蒸發(fā)器4-給水泵5-中壓省煤器6-高壓省煤器(第1級(jí))7-中壓鍋筒8-中壓蒸發(fā)器9-高壓省煤器(第2級(jí))10-中壓過熱器11-高壓鍋筒12-高壓蒸發(fā)器13-再熱器14-溫度控制器15-高壓過熱器三壓有再熱但帶整體除氧器的余熱鍋爐之汽水系統(tǒng)第376頁/共42頁l-壓氣機(jī)2-燃燒室3-燃?xì)馔钙?-煙道旁通閥5-過熱器6-蒸發(fā)器7-省煤器8-單壓鍋簡(jiǎn)9-蒸汽輪機(jī)10-高壓旁通閥11-低壓旁通閥12-凝汽器13-水泵14-除氧器15-高壓給水泵16-加熱回路的水泵17-低壓鍋筒18-低壓給水泵19-加熱回路的蒸發(fā)器20-余熱鍋爐設(shè)有低壓蒸汽加熱回路的單壓汽水系統(tǒng)之余熱鍋爐第387頁/共42頁1-空氣濾清器2-壓氣機(jī)3-燃燒室4-燃?xì)馔钙?-發(fā)電機(jī)6-蒸汽輪機(jī)7-凝汽器8-余熱鍋爐9-除氧器LP-低壓IP-中壓HP-高壓E-省煤器B-蒸發(fā)器S-過熱器RH-再熱器三壓式再熱循環(huán)的余熱鍋爐之汽水系統(tǒng)第398頁