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摘要：文章针对某厂燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉的选型设计进行了比较，提出了优化意见，对同类型机组具有一定的参考作用。
关键词：余热锅炉；自然循环
【分类号】：F426.22
0 前言
随着燃气轮机技术的日益成熟，西气东输工程的进一步推进，以及国内人们对环保质量要求的提高，燃气轮机及其联合循环已经成为苏州等发达地区热电负荷的一个重要组成部分，燃气一蒸气联合循环发电效率已达56%，由于其效率高，安全可靠，单位千瓦造价低及低排放等特点，已成为经济发达地区的主力机组，被经济发达地区热电联产行业普遍采用，余热锅炉做为联合循环的重要组成部分，也受到热电联产行业普遍重视，下面就余热锅炉的选型设计问题进行分析。
1 某厂余热锅炉简介
根据本期工程装机方案，某厂燃气-蒸汽联合循环发电机组有四大主机，分别是燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机和发电机，其配置为一台蒸汽轮机与一台燃气轮机以及一台余热锅炉组成。燃机高温排气通往余热锅炉，通过热交换产生两种压力的过热蒸汽进入汽轮发电机组做功。因此，余热锅炉处于燃气轮机发电循环和蒸汽轮机发电循环结合点的位置，它是将燃气轮机的排气余热转换为蒸汽轮机的热能从而实现热能回收的设备。故余热锅炉可靠性和安全性等各项指标均对整个电厂效率产生很大的影响。
2 某厂余热锅炉选型方案比较
某厂燃机余热锅炉在初设过程中，做了两个主要方案，其中方案一：余热锅炉型式为三压无补然、双锅筒、带一体化除氧器、卧式烟道、立式螺旋翅片管自然循环水管锅炉；方案二：余热锅炉型式为无补燃，双压，悬吊立式，强制循环余热锅炉。
a启动时间方面
联合循环电厂相对于普通电厂的一个优点就是负荷变化较快，这就要求余热锅炉的热惯性为最小，以便与燃气轮机达到同步启动，同时可靠性极高。一般自然循环余热锅炉的冷启动时间约为25至30min，强制循环余热锅炉的冷启动时间约为20至25min。大唐苏州热电主要为热电联产，不作调峰机组，自然循环余热锅炉满足工程需求。
b 检查和维修方面
由于强制循环余热锅炉是垂直布置，换热面吊装在钢架上，锅简直接吊装在锅炉上，且设计有3台左右的强制循环泵。因此，锅炉必须支撑较重的设备，它的基础很重，需要耗费更多的结构支撑钢，而且，为了便于维护和检修，它需要多层平台，阀门和附件必须布置在不同的标高上，致使操作和维护都很困难。而自然循环方式的卧式余热锅炉只需要一层平台，没有了强制循环水泵，因此卧式锅炉在检查和维修方面大大优于立式锅炉。
c运行可用率方面
在强制循环余热锅炉中，管束不像自然循环那样垂直布置，而改为水平向布置， 因而容易发生汽水分层现象：在管子周围易造成温度梯度、不同程度的传热和膨胀，其结果将使强制循环的余热锅炉容易发生腐蚀、烧坏、塑性变形和事故。为了避免出现这种现象，就需要采用大循环倍率的循环水泵，这就要额外地消耗能量，而且会由于循环泵发生故障，致使强制循环余热锅炉的运行可用率比自然循环低2个百分点左右。
d施工工期方面
由于卧式锅炉的热交换模块都是在车间里完成的， 因此一方面能保证产品质量，另一方面现场安装方便，施工工期短。而对于立式余热锅炉而言，锅炉需要在现场进行大量的焊接工作，施工工期延长。
f炉型方面
余热锅炉有自然循环和锅炉强制循环两种，近几年，内地燃机电厂较多使用自然循环余热锅炉，而广东主要作用于调峰电厂比较流行强制循环余热锅炉。自然循环锅炉具有不需炉水循环泵，运行可靠，厂用电耗相对较小等优点。
3 结论
通过以上述分析，某厂余热锅炉选型为三压无补然、双锅筒、带一体化除氧器、卧式烟道、立式螺旋翅片管自然循环水管锅炉。 锅炉具有以下性能特点：
1、工作安全可靠。锅炉设计以国内外广为应用的燃气轮机自然循环余热锅炉为母型，锅炉型式先进、成熟。
2、锅炉兼备自然循环锅炉和强制循环锅炉二者特点。锅炉锅内过程为自然循环而炉内过程则与强制循环锅炉毫无差别。
3、重量轻、尺寸小。本型锅炉的重量尺寸指标不但在同类型自然循环锅炉中居国内外领先地位，而且可与一般强制循环锅炉相媲美。
4、机动性强。本型锅炉水容量小，启动速度快，锅炉启动性能在同类型锅炉中居国内外领先地位。此一特点对启停频繁的燃气轮机电站尤为重要。
5、运行费用省。本型锅炉不设强制循环泵，不但没有工作不可靠的设备，而且自耗电少，运行成本低。每年单不设强制循环泵一项就能节省175.2万度电，能使电厂厂用电率下降百分之零点二。
6、结构简单，制造简易，安装方便。
7、锅炉入口烟道截面形状好。本型锅炉烟道截面长、宽比例较一般燃机余热锅炉为佳，烟气充满度好，炉内热力均匀、热偏差小，受热面冲刷较完全，对改善炉内传热性能，提高工作可靠性，减少烟气阻力都有利。
8、一体化构架结构提高了材料的利用效率，减少钢耗。
9、锅炉重心较低，稳定性较好，抵抗阵风和地震的能力较强。
10、锅炉无水运行。高压过热器受热面在启动过程中可在烟气温度低于500℃下干烧运行。高压锅炉蒸发管束及高压省煤器允许在烟气温度低于400℃下短期干烧运行。在高压锅炉运行时，低压锅炉受热面可长期干烧运行。
[参考文献]
1. 《余热锅炉安装、使用、运行、维护说明书》，中国船舶重工集团公司第七○三研究所，2012.10。
2. 《余热锅炉设计说明书》，中国船舶重工集团公司第七○三研究所，2012.10。
3. 《余热锅炉热力计算数据汇总》，中国船舶重工集团公司第七○三研究所，2012.10。
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作者简介：
王晓东（1980—），男，江苏苏州人，工程师，从事电厂设备检修工作。
关键词：余热锅炉；自然循环
【分类号】：F426.22
0 前言
随着燃气轮机技术的日益成熟，西气东输工程的进一步推进，以及国内人们对环保质量要求的提高，燃气轮机及其联合循环已经成为苏州等发达地区热电负荷的一个重要组成部分，燃气一蒸气联合循环发电效率已达56%，由于其效率高，安全可靠，单位千瓦造价低及低排放等特点，已成为经济发达地区的主力机组，被经济发达地区热电联产行业普遍采用，余热锅炉做为联合循环的重要组成部分，也受到热电联产行业普遍重视，下面就余热锅炉的选型设计问题进行分析。
1 某厂余热锅炉简介
根据本期工程装机方案，某厂燃气-蒸汽联合循环发电机组有四大主机，分别是燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机和发电机，其配置为一台蒸汽轮机与一台燃气轮机以及一台余热锅炉组成。燃机高温排气通往余热锅炉，通过热交换产生两种压力的过热蒸汽进入汽轮发电机组做功。因此，余热锅炉处于燃气轮机发电循环和蒸汽轮机发电循环结合点的位置，它是将燃气轮机的排气余热转换为蒸汽轮机的热能从而实现热能回收的设备。故余热锅炉可靠性和安全性等各项指标均对整个电厂效率产生很大的影响。
2 某厂余热锅炉选型方案比较
某厂燃机余热锅炉在初设过程中，做了两个主要方案，其中方案一：余热锅炉型式为三压无补然、双锅筒、带一体化除氧器、卧式烟道、立式螺旋翅片管自然循环水管锅炉；方案二：余热锅炉型式为无补燃，双压，悬吊立式，强制循环余热锅炉。
a启动时间方面
联合循环电厂相对于普通电厂的一个优点就是负荷变化较快，这就要求余热锅炉的热惯性为最小，以便与燃气轮机达到同步启动，同时可靠性极高。一般自然循环余热锅炉的冷启动时间约为25至30min，强制循环余热锅炉的冷启动时间约为20至25min。大唐苏州热电主要为热电联产，不作调峰机组，自然循环余热锅炉满足工程需求。
b 检查和维修方面
由于强制循环余热锅炉是垂直布置，换热面吊装在钢架上，锅简直接吊装在锅炉上，且设计有3台左右的强制循环泵。因此，锅炉必须支撑较重的设备，它的基础很重，需要耗费更多的结构支撑钢，而且，为了便于维护和检修，它需要多层平台，阀门和附件必须布置在不同的标高上，致使操作和维护都很困难。而自然循环方式的卧式余热锅炉只需要一层平台，没有了强制循环水泵，因此卧式锅炉在检查和维修方面大大优于立式锅炉。
c运行可用率方面
在强制循环余热锅炉中，管束不像自然循环那样垂直布置，而改为水平向布置， 因而容易发生汽水分层现象：在管子周围易造成温度梯度、不同程度的传热和膨胀，其结果将使强制循环的余热锅炉容易发生腐蚀、烧坏、塑性变形和事故。为了避免出现这种现象，就需要采用大循环倍率的循环水泵，这就要额外地消耗能量，而且会由于循环泵发生故障，致使强制循环余热锅炉的运行可用率比自然循环低2个百分点左右。
d施工工期方面
由于卧式锅炉的热交换模块都是在车间里完成的， 因此一方面能保证产品质量，另一方面现场安装方便，施工工期短。而对于立式余热锅炉而言，锅炉需要在现场进行大量的焊接工作，施工工期延长。
f炉型方面
余热锅炉有自然循环和锅炉强制循环两种，近几年，内地燃机电厂较多使用自然循环余热锅炉，而广东主要作用于调峰电厂比较流行强制循环余热锅炉。自然循环锅炉具有不需炉水循环泵，运行可靠，厂用电耗相对较小等优点。
3 结论
通过以上述分析，某厂余热锅炉选型为三压无补然、双锅筒、带一体化除氧器、卧式烟道、立式螺旋翅片管自然循环水管锅炉。 锅炉具有以下性能特点：
1、工作安全可靠。锅炉设计以国内外广为应用的燃气轮机自然循环余热锅炉为母型，锅炉型式先进、成熟。
2、锅炉兼备自然循环锅炉和强制循环锅炉二者特点。锅炉锅内过程为自然循环而炉内过程则与强制循环锅炉毫无差别。
3、重量轻、尺寸小。本型锅炉的重量尺寸指标不但在同类型自然循环锅炉中居国内外领先地位，而且可与一般强制循环锅炉相媲美。
4、机动性强。本型锅炉水容量小，启动速度快，锅炉启动性能在同类型锅炉中居国内外领先地位。此一特点对启停频繁的燃气轮机电站尤为重要。
5、运行费用省。本型锅炉不设强制循环泵，不但没有工作不可靠的设备，而且自耗电少，运行成本低。每年单不设强制循环泵一项就能节省175.2万度电，能使电厂厂用电率下降百分之零点二。
6、结构简单，制造简易，安装方便。
7、锅炉入口烟道截面形状好。本型锅炉烟道截面长、宽比例较一般燃机余热锅炉为佳，烟气充满度好，炉内热力均匀、热偏差小，受热面冲刷较完全，对改善炉内传热性能，提高工作可靠性，减少烟气阻力都有利。
8、一体化构架结构提高了材料的利用效率，减少钢耗。
9、锅炉重心较低，稳定性较好，抵抗阵风和地震的能力较强。
10、锅炉无水运行。高压过热器受热面在启动过程中可在烟气温度低于500℃下干烧运行。高压锅炉蒸发管束及高压省煤器允许在烟气温度低于400℃下短期干烧运行。在高压锅炉运行时，低压锅炉受热面可长期干烧运行。
[参考文献]
1. 《余热锅炉安装、使用、运行、维护说明书》，中国船舶重工集团公司第七○三研究所，2012.10。
2. 《余热锅炉设计说明书》，中国船舶重工集团公司第七○三研究所，2012.10。
3. 《余热锅炉热力计算数据汇总》，中国船舶重工集团公司第七○三研究所，2012.10。
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作者简介：
王晓东（1980—），男，江苏苏州人，工程师，从事电厂设备检修工作。