余热锅炉的结构设计与布置

余热锅炉的结构设计与布置

余热锅炉型式为：无补燃、卧式烟道、单压汽水系统自然循环余热锅炉。 余热锅炉由烟道系统和余热锅炉本体两大部分组成。此外，余热锅炉还装有压力表、温度计、水位计、安全阀、吹灰器等主要附件。

一、烟道系统

从燃气轮机排出的高温烟气有两路出口：一路进入余热锅炉，流过各级受热面，从主烟囱排入大气：另一路进入旁通烟囱，排入大气。余热锅炉入口烟道上装有入口挡板，旁通烟道上装有旁通挡板。当燃气轮机工作而余热锅炉不工作时，旁通挡板开启，入口挡板关闭。燃气轮机和余热锅炉同时工作时，旁通挡板关闭，入口挡板开启。同时，相应调节挡板的开度可以使余热锅炉、汽轮机和燃气轮机在负荷方面更好的匹配。

入口烟道和旁通烟道都装有膨胀节，这是由于烟道受热后要伸长，会对烟道的支架产生热应力，采用膨胀节能吸收烟道的伸长量，从而减小热应力。

主烟道型式采用长方体结构，卧式烟道，长、宽、高分别为H=9m、W=2m、L=3m。

二、余热锅炉本体

余热锅炉本体采用模块式结构。经过工厂试验的各模块便于装运，可缩短现场安装工期，降低建造费用。

（一）入口过渡段烟道

入口过渡段烟道内装设导流板，使烟气均匀地流入过热器段。 入口过渡段烟道由内壁面耐热不锈钢板、中间保温层和箱体钢板、外壁铝合金护板组成。

（二）受热面组件

受热面组件包括：过热器、蒸发器、省煤器、低压蒸发器。各组件由管束、联箱、支吊架等组成。

1、管组

每个受热面组件均采用不同数量的螺旋肋片管组成特定结构的管组。

哈尔滨工程大学本科生毕业论文

选定的螺旋肋片管主要尺寸为：管束323，材料为20钢；翅片材料为20钢，翅片高度h=15.5mm，翅片厚度Y=1mm，翅片节距s=5mm。

过热器受热面管组采用蛇形管组型式，管束正三角形错列布置，横向节距s1=76.9mm,纵向节距s2=66.6mm，横向管子根数为26，纵向管子排数为12。

蒸发器受热面管组为双集箱立式管组。管束正三角形错列布置，横向节距s1=78.4mm,纵向节距s2=67.9mm，横向管子根数为25/26，纵向管子排数为39，每3排一组，一共13组。余热锅炉蒸发管束的上集箱利用连通管与锅筒连接，下集箱利用连通管与底部的连接集箱连接，锅筒与连接集箱之间布置一根总下降管。

省煤器受热面管组采用蛇形管组型式，管束正三角形错列布置，横向节距s1=111.1mm,纵向节距s2=96.2mm，横向管子根数为18，纵向管子排数为30。

低压蒸发器受热面管组为双集箱立式管组。管束正三角形错列布置，横向节距s1=129.0mm,纵向节距s2=111.7mm，横向管子根数为15/16，纵向管子排数为18，每3排一组，一共6组。余热锅炉蒸发管束的上集箱利用连通管与锅筒连接，下集箱利用连通管与底部的连接集箱连接，锅筒与连接集箱之间布置一根总下降管。

2、支吊架

采用“蜂窝状”吊架，一定数量的吊架、吊架顶板和吊架底板组成一个大的管组。管子的肋片部分和吊架板接触，肋片外形是圆的，而吊架板形状是六角形，除了触点以外，两者之间有足够的间隙，吊架本身有挠性，可以微微移动。所以，当管子受热膨胀时，不易被吊架卡住，同时管壁不易被磨损。同时，因为管组的进口联箱和出口联箱都是固定不动的，采用这种吊架结构，管子膨胀伸长是自由的，能减少膨胀热应力作用到联箱上去。

3、联箱

省煤器和过热器的出口联箱型式相同。因为蒸发器入口是水，出口是汽水混合物，所以蒸发器进口联箱的直径比出口联箱的小。

（三）锅筒

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蒸发器出口的汽水混合物经导管引入锅筒的连通箱内，在旋风分离器中进行汽水分离，然后蒸汽经蒸汽出口管通往过热器。锅筒下部有下降管，在下降管入口处装有漩涡破坏器，以防止将蒸汽带入下降管。定期排污管位于蒸发器下部联箱的底部。

低压蒸发器的锅筒与除氧水箱合为一体，低压蒸发器产生的饱和蒸汽用作除氧器除氧。

在联合循环机组使用过程中，为适应燃气轮机快速启动的需要，必须解决管束等部件快速膨胀的问题。运行中升负荷的速度主要受限于锅筒的膨胀，因而锅筒壁设计值要尽可能薄。同时，为了适应启动过程中蒸发器内工质容积激变的问题，锅筒的容积设计值为正常运行条件下蒸发器内蒸汽体积的两倍。

（四）饱和蒸汽减温器

饱和蒸汽从锅筒进入过热器管束前,分道经过带有蒸汽调节阀的支路,最后两路蒸汽流再在过热蒸汽出口集箱充分混合。通过调整调节阀的开度,改变通过支路的饱和蒸汽量,控制出口过热蒸汽温度在运行温度设定范围内。

（五）出口过渡段烟道

出口过渡段烟道的壁面由内壁碳钢衬板，中间保温层、箱体钢板和外壁铝合金护板组成，与入口过渡段烟道相似。

余热锅炉汽水系统

余热锅炉的给水其中一路进入低压蒸发器锅筒。在低压汽包内，水经过下降管，经自然水循环，在低压蒸发器内受热后成为汽水混合物回到汽包，在汽包内的分离器中进行汽水分离后,分离出来的水回到汽包的水空间,饱和蒸汽则通过饱和蒸汽引出管被送到除氧水箱。

余热锅炉另一路给水通过给水泵以4.2MP的压力送入省煤器，给水在省煤器中被加热到接近饱和温度后进入汽包，汽包中的水经过下降管和自然水循环后，在蒸发器内受热成为汽水混合物回到汽包，汽水混合物在汽包内的分

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离器中进行汽水分离后,分离出来的水回到汽包的水空间,252 oc的饱和蒸汽则通过饱和蒸汽引出管，大部分被送到过热器,饱和蒸汽在过热器内继续被加热成为445 oc的过热蒸汽，一小部分则分道经过带有蒸汽调节阀的支路,最后两路蒸汽流再在过热蒸汽出口集箱充分混合。通过调整调节阀的开度,改变通过支路的饱和蒸汽量,控制出口过热蒸汽温度在435 oc，以满足机组负荷设计需要。最后，过热蒸汽出口集箱出来的435oc的过热蒸汽被送到汽轮机作功。