M701F燃气蒸汽联合循环热电联产发电机组余热锅炉及其辅助系统培训课件.doc
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1、M701F燃气蒸汽联合循环热电联产发电机组余热锅炉及其辅助系统培训课件第一节 余热锅炉概述一 余热锅炉概述燃机余热锅炉,英文简写为HRSG(Heat Recovery Steam Generator),是燃气蒸汽联合循环的重要组成部分。其主要工作原理是通过布置大量的换热管(通常采用螺旋鳍片管)来吸收燃机排气的余热,产生蒸汽供汽机发电或作为供热及其它工艺用汽。 我厂余热锅炉由杭州锅炉集团公司引进美国NOOTER/ERIKSEN公司全套燃气轮机余热锅炉设计技术设计制造。余热锅炉岛按半露天布置,为三压、再热、卧式、无补燃、自然循环燃机余热锅炉,它与M701F4型燃气轮机相匹配,是燃气-蒸汽联合循环电
2、站的主机之一。余热锅炉适用于以天然气等清洁燃料为设计燃料的燃气轮机排气条件,其主要优点有:1 采用优化的标准设计,模块化结构,布置合理,性能先进,高效节能。2 适应燃机频繁起停要求,调峰能力强,启动快捷。3 采用自然循环方式,水循环经过程序计算,安全可靠,系统简洁,运行操作方便可靠。4 采用高效传热元件开齿螺旋鳍片管,解决了燃机排气与工质间小温差、大流量、低阻力传热困难的问题。5 采用全疏水结构,锅炉疏排水方便,彻底。6 锅炉采用单排框架结构,全悬吊形式,受力均匀,热膨胀自由,密封性能好。7 采用内保温的冷护板形式,散热小,热膨胀量小。8 锅炉受热面及烟道、护板在考虑现场安装条件的基础上,尽量
3、加大模块化程度,工艺精良,安装方便,周期短。9 锅炉受热面采用顺列布置,可以在规定的压降范围内提供最优化的热交换,并提供了有效的清理空间。10 优化选择各受热面内工质压降,使工质侧阻力降低且沿锅炉宽度方向流速均匀。设备规范名称单位100%工况(ISO)74%工况(ISO)45%工况(ISO)27%工况(ISO)燃机环境温度15151515大气压力KPa101.32101.32101.32101.32环境湿度%60%60%60%60%LHVkJ/kg47980479804798047980排气压力KPa4.032.701.771.51排气流量kg/h26155002114200 1732300
4、1723100 余热锅炉余热锅炉入口烟气温度586588566456过热蒸汽高压出口流量t/h300.4243.7193.4126.5出口压力Mpa11.129.107.236.47出口温度539.1540.0536.3437.9中压出口流量t/h51.138.431.543.8出口压力Mpa4.013.272.551.98出口温度283.9271.0258.5260.7低压出口流量t/h63.045.330.732.0出口压力Mpa0.5140.4590.4490.450出口温度241.8235.7225.9214.8再热蒸汽出口流量t/h339.2277.0216.5163.8出口压力Mp
5、a3.793.102.411.81出口温度566.7568.0555.5445.1进口流量t/h288.1233.4185.0120.0进口压力Mpa3.943.222.511.87进口温度394.7397.3393.1319.2余热锅炉出口烟温86.383.285.799.1给水温度(低压省煤器入口)60.060.060.060.0高压给水流量t/h300.4243.7193.4126.5中压给水流量t/h85.573.457.667.1低压给水流量t/h63.045.330.732.0TCA冷却器给水流量t/h55.033.323.323.8冷却器进口水温125.1123.9133.315
6、2.1冷却器出口水温300.6315.4314.2300.9燃气加热器给水流量t/h34.429.826.123.3加热器进口水温60.268.083.092.5加热器出口水温248.9237.9225.4214.2高压过热器减温水流量kg/h0290000再热器减温水流量kg/h0520000第二节 余热锅炉系统组成一 余热锅炉系统组成1. 总体概述 我厂余热锅炉为三压、再热、卧式、无补燃、自然循环燃机余热锅炉,主要由进口烟道、锅炉本体(本体受热面和钢架护板)、出口烟道、主烟囱、高中低压锅筒、管道、平台扶梯等部件以及给水泵、排污扩容器、SCR注氨脱销系统等辅机组成。锅炉本体受热面采用N/E标
7、准设计模块结构,由垂直布置的顺列螺旋鳍片管和进出口集箱组成,以获得最佳的传热效果和最低的烟气压降。燃机排出的烟气通过进口烟道进入锅炉本体,依次水平横向冲刷各受热面模块,再经出口烟道由主烟囱排出。沿锅炉宽度方向各受热面模块均分成三个单元6个模块。各受热面模块内的热面组成见下表:模块1模块2模块3模块4模块5模块6受热面名称再热器2再热器1高压蒸发器高压省煤器2高压省煤器1/中压省煤器低压省煤器2 高压过热器2高压过热器1中压过热器中压蒸发器/低压过热器低压蒸发器低压省煤器1 2. 锅筒及内部装置高压锅筒两端配球形封头,中低压锅筒两端均配椭球形封头,封头均设有人孔装置。高中低压锅筒均通过两个活动支
8、座搁置在钢架梁上。为保证锅炉正常运行时获得良好的蒸汽品质,按N/E标准锅筒内部装置在锅筒内设置了二级汽水分离装置。一级分离为圆弧挡板惯性分离器(BAFFLE),二级分离为带钢丝网的波形板分离器(CHEVRON)。在锅筒内部还设置了给水分配管、紧急放水管、加药管和排污管等等,在低压省煤器处设计有再循环及旁路系统,以保证凝结水进口处的管壁温度高于烟气的露点。低压锅筒上还设有供水管至高中压给水泵。在锅筒上还设有水位计、平衡容器、电接点液位计、压力表和安全阀等必要的附件和仪表配置,以供锅炉运行时监督、控制用。在低压锅筒上安装有除氧头,对锅炉给水进行除氧,由除氧头顶部的排放阀排出,保证锅炉给水的品质。其
9、工作原理是利用低压汽包蒸汽加热及除氧器的扩容,使给水达到饱和,使水蒸汽的分压力接近全压,其他气体的分压力接近于零,从而使给水中其他气体的溶解度降到最低,自动析出。另外除氧头还连接连排来汽,对连排工质进行回收。在锅炉最大连续出力下,锅筒水位从正常水位到低低水位所能维持的时间为:高压: 2分钟; 中压: 5分钟; 低压: 5分钟。2.1 入口烟道此部件(分四小部分组成)是将燃机的排气口扩张成HRSG 的进口尺寸,并保证给受热面提供均流的烟气。2.2 再热器 2(RHTR2)/高压过热器2(HPSHTR2)由5列管束组成,前3列是RHTR2,后2列是HPSHTR2;再热蒸汽在RHTR2 内被加热到最
10、终的设计温度,在出口汇集后通过再热蒸汽管道流向出口连接处。高压过热蒸汽在HPSHTR2 内被加热到最终的设计温度,在出口汇集后通过高压主蒸汽管道及阀门流向出口连接处。2.3 再热器 1(RHTR1)/高压过热器1(HPSHTR1)由8列管束组成,前4列是RHTR1,后4列是HPSHTR1;汽轮机来的冷再热蒸汽与中压主蒸汽混合后在RHTR1内被初次加热, 并在管屏的出口处汇集在一起,通过喷水减温器减温,然后通过6 根管道进入RHTR2;高压蒸汽从高压锅筒进入到HPSHTR1 被初次加热,在管屏的出口处汇集在一起,通过喷水减温器减温,然后通过6 根管道进入HPSH2;再热器1 出口及高压过热器1
11、出口均设置喷水减温器。2.4 高压蒸发器(HPEVAP)/中压过热器(IPSHTR)由16列管束组成,前16列是HPEVAP, 后1列是中压过热器(IPSH);经高压省煤器2(HPECON2)加热的给水通过3 根管道进入高压锅筒再通过下降管进入高压蒸发器加热,饱和蒸汽通过管道在锅筒顶部排出,这些管道将高压锅筒和高压过热器1(HPSHTR1)相连;由中压锅筒来的中压蒸汽在中压过热(IPSH)被加热到最终的设计温度,在出口汇集后通过中压主蒸汽管道及阀门与冷再热蒸汽汇合后进入再热器1;2.5 高压省煤器 2(HPECON2)/中压蒸发器(IPEVAP)/低压过热器(LPSHTR)由21列管束组成,前
12、11列是HPECON2,后9列是IPEVAP, 最后2列是低压过热器(LPSHTR);水在HPECON2 内加热至接近高压锅筒内水的饱和温度,此介质在管屏最前面一列和第二列的管子内均为向上流动,这样可使在非设计工况下产生的蒸汽随主介质向上流,由此可以减少可能产生的蒸汽堵塞, 此模块的水流向高压锅筒;从中压省煤器加热后的给水从连接管路进入中压锅筒再通过下降管进入中压蒸发器加热,饱和蒸汽通过锅筒上的管道从锅筒顶部出去,这些管道将中压锅筒和中压过热器连接起来;低压蒸汽在低压过热器(LPSHTR)内被加热到最终的设计温度,在出口汇集后通过低压主蒸汽管道及阀门流向出口连接处;2.6 高压省煤器 1(HP
13、ECON1)/ 中压省煤器(IPECON)/低压蒸发器(LPEVAP)由20列管束组成, 前8列的部分是高压省煤器1(HPECON1),部分是中压省煤器(IPECON),剩余12 列全部是LPEVAP。从高压给水泵来的给水在高压省煤器1(HPECON1)加热后,在出口处汇集后再经管道进入高压省煤器2(HPECON2);从中压给水泵来的给水在中压省煤器(IPECON)加热后,在出口处汇集后再经管道进入中压锅筒;加热后的给水从给水加热器进入低压锅筒再通过下降管进入低压蒸发器加热,饱和蒸汽在锅筒顶部经管道排出,此管道将低压锅筒与LPSHTR 相连;2.7 低压省煤器(LPECON)由20列管束组成经
14、LPECON 加热的给水在出口处汇集,通过管道经除氧器进入低压锅筒,低压省煤器配置再循环泵及旁路管路。2.8 出口烟道膨胀节在锅炉护板和烟囱间设有一个低温柔性膨胀节,可吸收轴向和侧向膨胀。3、透冷却空气(TCA)系统和性能加热器(燃气加热系统) 透平冷却空气(TCA)系统执行两个基本功能。第一个功能是给暴露在烟气通道,温度高于工作金属的温度极限的部件提供直接冷却。第二个功能是给透平环境控制提供服务。为确保整个透平维持设计的环境,系统在不同临界点提供正确压力和温度的空气。通过使冷却空气向烟气通道正流动,高温烟气将会从壳体支撑结构和透平动叶盘中排出。冷却转子和透平动叶的空气来自轴流式压气机部分排气
15、。压气机排气经过水冷式冷却器并过滤后来冷却转子。直接冷却发生在每一级动叶枞树形根部。这种冷却方式向暴露在燃气通道高温的动叶和透平转子轮盘间提供热障。透平冷却空气(TCA)冷却器含有冷却水流量控制阀用于降低空气出口温度。冷却器能使冷却空气维持在符合运行要求的温度范围内。TCA 冷却水流量控制阀根据燃机控制系统的设定值进行控制操作。TCA的冷却水来自高压给水泵,经过TCA加热后进入高压汽包。每一台燃机安装有两台50%容量GT 燃气加热器(管壳式换热器)。通过中压省煤器出口的部分给水热量来加热燃气,以提高燃烧热能从而提高燃机效率。经过燃气加热器降温的回水被引入低压省煤器入口重新进行加热。4脱硝系统在
16、中压过热器和高压省煤器2之间烟道预留SCR注氨脱硝系统。SCR工艺本质上就是在一定温度条件下(280400),借助于催化剂的帮助,用氨(NH3)来还原NOx的过程,主要反应式为: 4 NH3 + 4NO + O2= 4N2 + 6H2O 4 NH3 + 2NO2 + O2 =3N2 + 6H2O系统连续运行温度 停止喷氨的最低烟温为 280。最低连续运行烟温 320C最高连续运行烟温 420C5 除氧系统除氧器系统包括除氧器和给水储水箱(低压汽包)。给水储水箱和低压汽包一体化设计,储存足够容量的给水,向余热锅炉供水。其有效容积大小满足5分钟的最大连续流量,水位维持在正常和低水位水平之间。除氧器
17、和储水箱之间设置平衡管和下降管,这些管道在负荷变化时,能够正常运行。除氧器内布置有不锈钢挡板,用来调节蒸汽流向,并把未凝结水汽送入喷雾器。喷雾室设有不锈钢内衬,防止喷雾冲刷,喷雾阀门是可拆除的。在除氧器内还布置有排气接口和不锈钢孔板,用于排放非凝结性气体。除氧器是压力式热力除氧器,采用定-滑-定方式运行,滑压范围为余热锅炉负荷的1585%。当电厂低负荷运行时,除氧器的最小压力应维持0.130.15MPa (a)。除氧器的蒸汽设计压力:0.79MPa(g)蒸汽设计温度:176.7启动和停运时的加热蒸汽来源:辅助蒸汽系统。含氧量:给水含氧量0.005 mg/l在所有运行工况(含供热工况)下,除氧应
18、保证给水中含氧量不超过0.005 mg/l 。(机岛满足:凝汽器出口凝结水含氧量0.02mg/l)6 锅炉排污系统:为了保证锅炉的汽、水品质良好,必须对锅炉进行定期排污和连续排污。定期排污是排走沉积在汽包和蒸发器下联箱中的水渣;连续排污是连续不断地将汽包中炉水表面附近含盐量浓度最大的炉水排出。锅炉的排污量应由化学专业人员根据汽水取样的化验结果来确定,一般情况下,锅炉连续排污能满足要求。机组运行时,连续排污阀维持35%的开度。炉水品质较差,连续排污不能保证合格的汽、水品质时,可临时打开定期排污。为了保证汽包炉水的品质,排除汽包和蒸发器底部可能的残渣,在余热锅炉启动期间应适当开启汽包定期排污阀和蒸
19、发器底部排污阀。排污前应适当提高汽包水位,排污时加强监视汽包水位变化。排污结束后应仔细检查排污管系、阀门是否堵塞,排污后应复查排污阀门是否关闭严密。7 余热锅炉给水泵组余热锅炉给水泵组包括100容量的高、中压给水泵组(高、中压合泵),为电动调速型,调速方式为液力偶合器。当1台运行的给水泵故障时,备用泵自动启动。每台给水泵有自己的润滑油系统,提供最小流量控制系统。包括所有的零部件和其它所有附件。下面所列设备是1套余热锅炉的给水泵系统所应包括的设备:1) 余热锅炉给水泵组a) 型式:调速泵,卧式,多级,离心;b) 密封型式:机械密封;2) 主油泵型式:齿轮泵 辅助油泵型式:齿轮泵 3) 冷油器类型
20、:板式第三节 余热锅炉的启动锅炉状态的规定:冷态启动: 锅筒内水温已降到低于100(即锅筒内不是正压)温态启动: 锅筒内水温等于或低于基本负荷正常工作压力的饱和温度以下55,但水温超过100 (即仍然保持正压)热态启动: 锅筒内水温未低于基本负荷正常工作压力的饱和温度以下55,针对每一情况按照不同的启动规程,这些不同的启动规程可以缩短启动时间,保护系统不致因热应力而产生可能的损坏。余热锅炉及其辅助系统的检查1.1 余热锅炉相关检修工作已结束,炉内杂物已清除,烟道保温完好,所有人孔和检查门必须紧固。1.2 汽水管道支吊架完好,管道能自由膨胀。1.3 各阀门、挡板与管道连接完好,法兰螺栓紧固,开关
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