[发明专利]一种新型超临界直流三压再热余热锅炉

说明书

本发明公开了一种新型超临界直流三压再热余热锅炉，本发明属于燃气‑蒸汽联合循环余热锅炉领域。本发明余热锅炉采用双层烟道卧式结构，燃气轮机排气流经下层烟道、烟气转向室和上层烟道。超临界直流蒸发管束跨双层烟道垂直上升布置，下部热水段布置在下层烟道，上部过热段布置在上层烟道，在烟气隔板处采用变径管，下层烟道内的管径小于上层烟道内的管径，以防止过热段管内工质流速过大，通过合理设计上、下层烟道的流通截面积，保证合理的烟气流速和管内工质质量流速。本发明使余热锅炉高压系统的蒸汽参数达到超临界状态，提高了底循环的蒸汽做功能力和循环效率，克服了高压直流蒸发器水动力不稳定性，提高了燃气‑蒸汽联合循环效率。

技术领域

本发明属于余热锅炉技术领域，具体涉及一种燃气-蒸汽联合循环发电技术余热锅炉设计方法。

背景技术

余热锅炉是联合循环系统中三大主要设备之一，上游连接着燃气轮机，下游连接着蒸汽轮机，在系统中起着承上启下的作用，实现了能量的阶梯利用，因而余热锅炉是联合循环系统整体优化的一个关键设备，对联合循环系统的底循环效率起着决定性的影响。因此，对于如何更好地提高燃气蒸-汽联合循环系统的效率，是目前研究的重点。如何更好地提高余热锅炉的性能，提高联合底循环的效率，充分挖掘其余热回收的潜力，是国内外行业内所关注的一个重要问题。

随着燃气轮机技术水平的不断提高，对余热锅炉的要求也越来越高，从最初的低参数发展到现在的高参数，但是目前世界上余热锅炉都是在亚临界参数以下。为了适应燃气轮机排烟温度的上升，合理高效利用烟气余热。本发明设计了一种超临界三压再热余热锅炉，不仅有效的提高联合循环底循环效率，并且达到了提高整个联合循环效率的目的。

发明内容

为了提高燃气-蒸汽联合循环效率，本发明提出一种新型超临界直流三压再热余热锅炉，其中主要的设计思路使蒸汽由亚临界参数以下提高到超临界参数，增加做功能力，达到对所述燃气轮机排气余热能源的合理高效利用。本发明是这样实现的：

本发明采用的技术方案为：一种新型超临界直流三压再热余热锅炉，所述燃气轮机以天然气或合成气为燃料，带动发电机转动，使机械能转化为电能。同时产生的所述烟气具有一定的能量，此时所述烟气的温度大约为600℃以上，如何合理利用这部分烟气余热将变得十分重要。所述烟气通过所述进口烟道进入所述余热锅炉，在所述余热锅炉中依次横向冲刷各受热面，所述余热锅炉下层烟道的所述受热面依次为所述高压过热器、所述再热器、所述高压蒸发器下半部分；然后所述烟气通过所述烟气转向室到达所述余热锅炉上层烟道；所述余热锅炉上层的所述受热面依次为所述高压蒸发器上半部分、所述中压过热器、所述高压省煤器2、所述低压过热器、所述中压蒸发器、所述中压省煤器、所述高压省煤器1、所述低压蒸发器、所述低压省煤器。最后所述烟气流经所述烟囱排入大气环境。

所述高压蒸发器的超临界直流蒸发对流受热面采用垂直管段布置的直流蒸发器，所述对流管束垂直穿过所述烟道隔板；所述高压蒸发器管子采用开齿螺旋翅片管错列布置，上下两层烟道同一管子管径不同，下部为热水段，上部为过热段，下层烟道管径小于上层烟道管径，防止所述高压蒸发器过热段对流管束内工质流速过大，同时通过合理设计上层烟道和下层烟道的流通截面积，以保持合理的烟气流速和管内工质质量流速；所述高压蒸发器管子上下连通，在所述隔板烟道处实现管子内径的变换。

所述高压蒸发器的高压超临界直流蒸发对流受热面采用垂直布置方式，管内工质由下而上；其他对流受热面皆采用卧式布置方式。

所述烟气转向室布置在所述余热锅炉下层烟道和上层烟道的连接处，所述烟气转向室使所述余热锅炉内部形成足够高的垂直空间，实现所述高压蒸发器对流受热面的垂直布置；所述烟气通过所述烟气转向室实现从下层烟道流向上层烟道。

所述余热锅炉采用双层卧式结构，使所述烟气通过所述烟气转向室完成一次转弯，实现对所述高压蒸发器的分段冲刷，同时防止了水动力不稳定性，达到了提高整个燃气-蒸汽联合循环的效率。

本发明的有益效果为：