原标题：燃机技术| 燃气-蒸汽联合循环HRSG技术介绍

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　　来源：燃机技术交流

　　余热锅炉技术介绍 -

　　燃气-蒸汽联合循环

　　介绍内容

　　★燃气-蒸汽联合循环的概念

　　★余热锅炉的基础知识

　　★ALSTOM引进技术特点

　　★石洞口余热锅炉的性能设计

　　燃气-蒸汽联合循环

　　燃气--蒸汽联合循环原理

　　燃气-蒸汽联合循环发电的特点

　　? 发电效率高

　　? 启/停速度快

　　? 环保性能好

　　? 可靠性高

　　? 机组体积小

　　? 建设周期短

　　? 燃料种类的限制

　　几种发电方式的效率比较

　　联合循环电厂系统布置

　　单轴布置：

　　一拖一1台燃气轮机+1台余热锅炉+1台蒸汽轮机

　　多轴布置

　　?二拖一：2台燃气轮机+2台余热锅炉+1台蒸汽轮机

　　? 三拖一：3台燃气轮机+3台余热锅炉+1台蒸汽轮机

　　? 三拖二：3台燃气轮机+3台余热锅炉+2台蒸汽轮机

　　? 多个发电单元

　　? 可分期建设

　　? 运行形式灵活

　　联合循环中的燃气轮机

　　有运行业绩的50Hz的大型燃气轮机

　　? GE和ALSTOM的9E、9EC和9FA

　　? 西门子公司的V94.2、V94.2A和V94.3A

　　? ABB公司的GT13D、GT13E2和GT26

　　? 西屋和三菱重工的701D和701F

　　联合循环中的余热锅炉

　　联合循环效率

　　联合循环=燃气与空气循环+ 蒸汽循环

　　联合循环热力学原理

　　联合循环效率

　　单轴联合循环机组三压再热蒸汽循环简图

　　余热锅炉基础知识

　　What is HRSG ?

　　Heat

　　Recovery

　　Steam

　　Generator

　　余热锅炉应用领域:

　　?热电联产为工厂提供工艺用汽或为其它热用户提供热量；

　　?联合循环电厂为蒸汽轮机提供蒸汽,进行发电。

　　与常规锅炉的区别

　　常规锅炉

　　? 利用燃气轮机排气作为热源，不需要燃烧系统(除非有补燃要求)

　　?不需要风机(通风来自于燃气轮机的排气压力)

　　? 可在多种压力等级下产生蒸汽, 提高了热回收效率

　　?系统复杂，压力级数多

　　? 大多数自身带除氧器及其系统, 以充分利用燃机排气的余热

　　? 有的要求有旁通烟道和挡板

　　? 以对流换热为主，辐射换热可不予以考虑

　　? 采用螺旋翅片管提高传热效率

　　? 中等温度水平、烟气流量大

　　余热锅炉型式

　　汽水系统的循环方式

　　烟气流向-受热面的布置方式

　　系统的压力等级、再热方式

　　有无补燃系统

　　有无旁通烟囱

　　有无脱硝装置

　　请输入标题 abcdefg

　　三种循环方式

　　自然循环原理

　　自然循环余热锅炉特点

　　? 因为没有循环泵，电耗减少。

　　? 没有循环泵、电动机及二者控制设备的维修工作。

　　? 蒸发受热面为立式水管，常布置于卧式烟道。

　　? 结构简单， 管子弯头数量少, 加工制造困难不大。

　　? 如锅炉需要，很容易为燃烧区域提供水冷系统(补燃情况时)。

　　? 锅炉水容量大，适应变化能力强。

　　? 散装受热面在现场安装的工作量相对不大，故锅炉受热面可以散装出厂。

　　? 锅炉重心低，稳性好，抗风抗震性强。

　　? 启动和反应时间相对较慢。

　　控制循环余热锅炉特点

　　? 锅水强制循环，受热面可采用较小管径的管子，重量轻，结构紧凑。

　　? 烟囱与锅炉合二为一，占地面积小。

　　?蒸发受热面和过热器、省煤器一样，布置灵活, 易于检查和修复。

　　?吹灰和清洗方便

　　? 组装出厂，有利在用户工地的安装。

　　? 配用炉水循环泵提高工作可靠性。

　　?锅炉容水量小，启动速度快，机动性好。

　　?必须采用小弯头，制造工艺较难。

　　自然循环与控制循环流派

　　? 美国,日本倾向于选用自然循环余热锅炉

　　? 欧洲国家倾向于控制循环

　　? 究竟采用何种方式, 常根据客户的喜爱, 场地的限制, 有无补燃的要求, 负荷运行特性, 经济成本,运行费用等多方面的因素进行考虑

　　直流余热锅炉

　　2400 psi/ 1050 SH/ 1050 RH

　　? 热灵活性高

　　(无高压汽包)

　　? 快速启动(25 分钟冷启动)

　　? 多次日启停

　　? 全自动启动

　　? 汽机旁路运行不受限制

　　(燃机单循环干再热状态下运行)

　　布置方式

　　卧式布置

　　立式布置

　　立式-卧式结构设计特点比较

　　? 卧式余热锅炉

　　– 易于安装脱硝装置和CO催化装置

　　– 易于装配补燃系统

　　– 易于满足高震级地区要求

　　– 钢结构较少

　　? 立式余热锅炉

　　– 较小占地

　　– 易于改造

　　– 安装时需大型吊车

　　系统压力级数

　　HRSG与燃机的匹配

　　? 目前只有250MW大容量燃机的HRSG采用三压再热系统

　　? 90~200MW的大容量燃机的HRSG基本上采用双压蒸汽系统

　　? 单压HRSG除小型燃机或烧含硫分高的重油燃机外，一般不采用。

　　余热锅炉的热力性能特点

　　? 大的烟气/蒸汽流量比（4~10）（常规1.3左右）

　　? 以对流换热为主

　　? 变工况的不协调，要求机组滑压运行

　　? 过热器的汽温特性（无补燃，有补燃）

　　? 周期性负荷运行的热应力

　　? 烟气阻力损失对燃机效率的影响

　　影响性能的主要因素

　　?燃机的排气参数和环境条件

　　?系统循环优化所要求的蒸汽参数

　　?排烟温度的选择

　　?余热锅炉的热端温差、节点温差和接近点温差

　　?汽水系统、受热面的型式和布置

　　?除氧方式和除氧器的选择

　　受热面

　　? 翅片管用来提高传热效率。

　　? 两种形式-螺旋环片状翅片管和螺旋锯齿状翅片管。

　　? 锯齿状翅片管传热效率更高，除高温区(余热锅炉入口处受热面、管道内燃烧器后受热面)外，一般都采用这种形式的翅片。

　　? 传热率可通过改变翅片管的高度和密度布置(每米翅片数)调节。

　　? 采用连续高频焊接工艺将翅片螺旋焊与管子上。

　　受热面与集箱的连接方式

　　材料选择

　　– 热应力与厚度的平方成正比.

　　– 疲劳寿命与应力的立方成反比

　　? 高温区使用抗蠕变强度高的材料（P91)减少管壁厚度，有利于调峰运行。

　　? 对同样的蠕变寿命，P91 材料使厚度减少40%，疲劳寿命延长12倍。

　　ALSTOM 技术特点

　　? 可靠的设计理念及灵活的运行方式

　　? 余热锅炉的优化设计

　　可靠的设计和灵活的运行

　　调峰运行中大型余热锅炉出现的主要故障：

　　1. 多管排与联箱连接造成局部热应力偏高

　　2. 采用的厚壁受压件在高温时易造成热应力偏高

　　3. 燃气轮机吹扫时在管内产生的冷凝水也会导致热应力偏高

　　为适应调峰运行而采取的必要措施:

　　1. 联箱之间采用单管排连接

　　2. 翅片管没有弯头

　　3. 受压部件之间采取柔性连接

　　4. 联箱之间无分隔板

　　5. 高温区受压件采用蠕变强度高的材料(P91，T91)

　　6. 采用小直径联箱，热应力减少60%

　　7. 过热器区和再热器区采用多头联箱以使金属壁温更加均衡

　　8. 强化疏水布置，使燃气轮机吹扫时，过热器和再热器内部不会有冷凝水存在

　　? 1.联箱之间由单排管连接

　　? 2.翅片管无弯头

　　? 3.小直径联箱，热应力降低60%

　　阿尔斯通技术 常规技术

　　余热锅炉OCC设计

　　Optimizedfor

　　Cycling

　　with superior design for transient operation and

　　Constructability

　　that maximizes shop content and packaging of components to reduce construction labor

　　典型的三压再热余热锅炉

　　卧式余热锅炉:

　　? 散件工地组装

　　– 远距离运输

　　– 起吊设备要求不高.

　　运输与储藏-散件

　　安装-散件

　　? OCCTM工厂模块化

　　– 火车、卡车、轮船运输

　　– 需要大型起吊设备

　　余热锅炉安装– 模块发货

　　HRSG 安装– 炉墙和钢架

　　? 采用联箱-减少现场焊口

　　? 液冷支吊装置

　　? 流动挡扳设计

　　? 减少模块数量

　　? 无现场焊接平台连接

　　? 保持有调峰运行特点

　　? OCCTM C-Frame

　　– 工地工作量*小

　　适宜于:

　　? 建造周期短

　　? 劳动力成本高的地区

　　? 港口能够到达

　　石洞口余热锅炉性能设计

　　锅炉型式

　　三压、再热、无补燃、卧式布置、自然循环

　　主要的性能保证要求

　　主要的性能保证要求

　　? 燃机出口法兰和排气烟囱出口之间烟气侧压力总损失(kPa)不超过：

　　联合循环的运行模式3.3

　　? 在任何工况下，每台余热锅炉减温器的喷水量（kg/h）不超过：

　　高压过热器喷水42,264

　　再热器喷水61,585

　　管道材料

　　P91、P22、P11、SA106B

　　汽包材料与规格

　　设计时重点考虑的问题

　　? 性能保证要求

　　? 受热面与管道材料

　　? 系统优化

　　? 低温腐蚀

　　? 省煤器汽

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　　责任编辑：兰陵王

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