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燃气-蒸汽联合循环余热锅炉及其影响因素分析
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  以燃气-蒸汽联合循环中起承上启下重要作用的余热锅炉为研究对象,从总体上介绍了余热锅炉各种型式,论述了余热锅炉的热力特点,并分析了余热锅炉的各种影响因素。

关键字:联合循环 余热锅炉类型 影响因素


  改革开放以来,我国经济有了突飞猛进的发展,同时也伴随着我国能源的火量消耗。为此,能源消耗巨大的电力部门对发电机组高效、节能的要求不断提高。为了适应发展要求,发电效率高、环境污染小的燃气-蒸汽联合循环发电逐渐得到推广运用。燃气-蒸汽联合循环是将在燃气轮机内做功后的高温排气送入余热锅炉,余热锅炉受热面吸收烟气的热量产生蒸汽,再将蒸汽注入蒸汽轮机,推动转子转动,带动发电机发电。随着燃气轮机的单机功率和热效率的提高,燃气-蒸汽联合循环也有了长足的发展:燃气-蒸汽联合循环的供电效率早己超过50%,正在向60%迈进。在燃气-蒸汽联合循环系统中,余热锅炉起着承上启下的重要作用,它的性能对整个系统性能的影响很大。
  
  1 余热锅炉类型
  
  随着联合循环的不断发展,余热锅炉在型式上从小型向大型发展,设计结构不断由简单向复杂过渡,形式逐渐趋于多样化,锅炉效率也不断得到提升。
  
  依据水循环所采用的动力不同,可将余热锅炉分为自然循环余热锅炉和强制循环余热锅炉两种。自然循环余热锅炉依靠汽、水密度差形成水循环,为使水循环稳定、安全,管内工质的阻力应该比较小,因而需要较粗的管子且具备较大的汽包。这就意味着金属耗量增大,锅炉存在较大的水空问和热容量,热惯性比较大,延长了锅炉的启动时间,在负荷变化时,容易产生较大的热应力[1]。因此,这一类余热锅炉适合在负荷较稳定的工况下工作。强制循环余热锅炉依靠循环泵使系统工质循环流动,但泵要额外消耗功,降低了整个系统效率。在实际运用中,可以在锅炉启动阶段先利用循环泵建立起稳定的水循环,当系统稳定后关闭循环泵,依靠自然循环方式进行汽水循环,这就是所谓的复合式余热锅炉。此外,还有一种直流型余热锅炉,即给水在泵作用下直接进入受热面形成蒸汽引出,取消了水循环。这一类锅炉的最大特点在于没有汽包,水空问大幅减小,热惯性减弱,从而改善了锅炉对负荷变化的响应性能。但是,它对水质、材料、运行的要求较高。
  
  卧式锅炉和立式锅炉的区别在于余热锅炉中烟气的流动方向不同。卧式锅炉内烟气流动主要沿水平方向,通过冲刷垂直布置的受热面,二者进行换热。结合卧式锅炉受热面垂直布置的方式,通常采用的水循环方式是自然循环,但卧式锅炉占地比较大。立式锅炉内烟气流动主要沿垂直方向,受热面水平布置。其水循环方式主要是强制循环,否则易在启动阶段造成产生的蒸汽无法及时被带走,蒸汽段受热面由于冷却条件恶化容易烧坏。立式布置的最大优点在于结构紧凑,占地面积小。
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