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0、前言
    上海某公司( SBWL)的“配100MW等級燃?xì)庖徽羝��?lián)合循環(huán)項(xiàng)目”已列入國家經(jīng)貿(mào)委1999年下達(dá)的國家重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化創(chuàng)新研制項(xiàng)目(國經(jīng)貿(mào)技術(shù)[1999]484)，并獲得國家經(jīng)貿(mào)委數(shù)千萬元的投資額度。并于2001年引進(jìn)了英國三井巴布科克能源公司( MBEL)配燃?xì)庖徽羝��?lián)合循環(huán)機(jī)組控制循環(huán)型式的余熱鍋爐(HRSG)技術(shù)。首批技術(shù)人員于2001年在英國接受了全面的技術(shù)培訓(xùn)。
    上海某公司從2000年起對HRSG制造的技術(shù)裝備進(jìn)行了專項(xiàng)改造，成立了專門生產(chǎn)制造HRSG的車間。先后投資數(shù)千萬元，增添了專用制作平臺、專用熱處理設(shè)備、起吊設(shè)備、泵水設(shè)備等。初期設(shè)計(jì)的年制造能力為8～10臺配9F級燃機(jī)的余熱鍋爐，目前的年制造能力為4～5臺配9F級燃機(jī)的余熱鍋爐。
    上海某限公司曾經(jīng)與英國MBEL公司、美國Deltak公司、美國F&W公司等世界著名HRSG設(shè)計(jì)制造廠商合作，先后為香港Black Point電廠、美國Intergen電廠、美國Noblesrille電廠等分包設(shè)計(jì)、制造了余熱鍋爐，重量累計(jì)約為2000多t，已積累了一定的HRSG設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)。
    上海某公司已通過MBEL公司的質(zhì)量評審，并被推薦為配西門子一西屋燃機(jī)的HRSG制造廠，將接受西門子公司的最終評審，三門峽富通新能源銷售生產(chǎn)生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)鍋爐。
    上海某公司從MBEL公司成套引進(jìn)了控制循環(huán)余熱鍋爐的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，技術(shù)內(nèi)容包括專用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和手冊、專用計(jì)算程序等，合同期間SBWL與MBEL公司共享此類產(chǎn)品的最新技術(shù)。上海鍋爐廠有限公司首批HRSG合同訂單的方案設(shè)計(jì)在英國完成，所有的方案設(shè)計(jì)、擴(kuò)大方案設(shè)計(jì)、關(guān)鍵部件的施工設(shè)計(jì)均要得到MBEL公司的審查，MBEL公司也將在產(chǎn)品試行和投運(yùn)初期提供現(xiàn)場技術(shù)支持。
    上海某公司將積極消化吸收引進(jìn)的HRSG技術(shù)，跟蹤世界上HRSG先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，并結(jié)合自身在大型電站鍋爐上積累的許多寶貴經(jīng)驗(yàn)，努力開發(fā)出適合中國國情的余熱鍋爐，為我國的電站事業(yè)作出新的貢獻(xiàn)。
1、設(shè)計(jì)思想
    余熱鍋爐設(shè)計(jì)著重考慮：
    (1)余熱鍋爐具有盡可能高的余熱回收率；
    (2)具有快速啟停、運(yùn)行靈活的能力；
    (3)具有較好的蒸汽參數(shù)穩(wěn)定性，充分保證其熱力特性和熱經(jīng)濟(jì)性；
    (4)具有一定的“干燒能力”；
    (5)具有較高的工地組裝率，安裝周期短；
    (6)具有較廣的燃料適應(yīng)范圍，可接受燃多種燃料的燃?xì)廨啓C(jī)排氣；
    (7)維修方便等。
2、鍋爐設(shè)計(jì)條件
2.1燃?xì)廨啓C(jī)排氣參數(shù)
2.2蒸汽參數(shù)
    本方案配典型的雙壓系統(tǒng)。
3、鍋爐總體
    本方案的余熱鍋爐為無補(bǔ)燃、非再熱的雙壓系統(tǒng)，控制循環(huán)型式，煙氣垂直向上流動，翅片管系水平布置，一臺燃?xì)廨啓C(jī)配一臺余熱鍋爐。
3.1汽水系統(tǒng)
    汽水系統(tǒng)包括高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)兩部分。其中高壓系統(tǒng)由二級過熱器、一級過熱器、高壓汽包、蒸發(fā)器、爐水循環(huán)泵和省煤器等組成，在一級過熱器和二級過熱器之間設(shè)有噴水減溫器；低壓系統(tǒng)由過熱器、低壓汽包、蒸發(fā)器、爐水循環(huán)泵和省煤器等組成。
    來自冷凝水系統(tǒng)的給水首先經(jīng)過低壓系統(tǒng)省煤器，進(jìn)入除氧器。低壓給水泵將經(jīng)過除氧器除氧后的水送入低壓汽包后，低壓系統(tǒng)爐水循環(huán)泵將爐水從汽包底部吸入，壓力提升后進(jìn)入蒸發(fā)器。爐水在蒸發(fā)器中受熱變成汽水混合物后引回至低壓汽包。汽水混合物經(jīng)過旋風(fēng)分離器、干燥器等汽包內(nèi)部裝置進(jìn)行分離，被分離出的水繼續(xù)進(jìn)入蒸發(fā)器循環(huán)系統(tǒng)，被分離出來的蒸汽進(jìn)入除氧器和低壓過熱器。進(jìn)入低壓過熱器的蒸汽過熱后流向低壓蒸汽輪機(jī)或其它用途。
    高壓給水泵將除氧器中除氧后的水送人高壓系統(tǒng)省煤器后，進(jìn)入高壓汽包。高壓系統(tǒng)爐水循環(huán)泵將爐水從汽包底部吸人，壓力提升后進(jìn)入蒸發(fā)器。爐水在蒸發(fā)器中受熱變成汽水混合物后引回至高壓汽包中。汽水混合物經(jīng)過旋風(fēng)分離器、干燥器等汽包內(nèi)部裝置后，被分離出的水繼續(xù)進(jìn)入爐水循環(huán)系統(tǒng)，被分離出來的蒸汽進(jìn)入高壓系統(tǒng)一級過熱器。一級過熱器出口設(shè)有噴水減溫器，過熱蒸汽經(jīng)過噴水減溫后進(jìn)入二級過熱器，達(dá)到額定溫度的蒸汽流向高壓蒸汽輪機(jī)或其它用途。
    所有的受熱面模塊均采用懸吊結(jié)構(gòu)，從下向上依次將重量傳遞到頂部鋼梁上。進(jìn)口煙道、高壓汽包均采用懸吊結(jié)構(gòu)，低壓汽包、出口煙囪采用支承結(jié)構(gòu)。
3.2煙氣系統(tǒng)
    煙氣從燃?xì)廨啓C(jī)水平排出后，進(jìn)入HRSG水平人口煙道，然后經(jīng)過一個90。轉(zhuǎn)彎，接著從下向上流動。依次經(jīng)過高壓系統(tǒng)二級過熱器、高壓系統(tǒng)一級過熱器、高壓系統(tǒng)蒸發(fā)器、低壓系統(tǒng)過熱器、高壓系統(tǒng)省煤器、低壓系統(tǒng)蒸發(fā)器和低壓省煤器（冷凝水加熱器），然后經(jīng)過消音器和煙氣出口關(guān)閉擋板，最后進(jìn)入煙囪后排向大氣。
    煙氣水平通道的兩端設(shè)有非金屬膨脹節(jié)，根據(jù)所處區(qū)域的煙溫水平，煙道和護(hù)板的材料選擇不銹鋼或碳鋼。
    進(jìn)口煙道的保溫層中設(shè)有隔音板，受熱面出口備有消音器，以達(dá)到降低噪音的要求。
    沿爐膛四周設(shè)有水平剛性梁和垂直剛性梁，承受燃?xì)廨啓C(jī)的不同載荷沖擊，以便事故工況下保護(hù)煙道的安全。
4、鍋爐的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)
    上海鍋爐廠有限公司余熱鍋爐的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：
    (1)按照引進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造
    本余熱鍋爐按引進(jìn)技術(shù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)如ASME、NFPA及相應(yīng)的MBEL公司標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為ASCI標(biāo)準(zhǔn)；
    (2)配多種蒸汽循環(huán)方式
    根據(jù)實(shí)際工作的需要，蒸汽循環(huán)可選擇單壓、雙壓、或三壓帶再熱系統(tǒng)。公司最新引進(jìn)的技術(shù)中都包含上述蒸汽循環(huán)方式；
    (3)快速啟停
    高、低壓系統(tǒng)的蒸發(fā)器回路中均配有質(zhì)量可靠的爐水循環(huán)泵，管系直徑小，相比之下熱容量較小，適應(yīng)于機(jī)組快速啟動，更利于滿足兩班制運(yùn)行和機(jī)組調(diào)峰的需要；
    (4)負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬
    由于爐水循環(huán)泵的使用，水循環(huán)的安全性得到充分保證，機(jī)組可在60%—100%范圍內(nèi)安全運(yùn)行；
    (5)組裝率高
    所有的受熱面采用模塊式設(shè)計(jì)，有利于工地的安裝，加快電廠的建造周期；
    (6)占地面積小
    由于煙氣垂直向上流，所有受熱面塔式布置；煙囪支承在余熱鍋爐已有的結(jié)構(gòu)上；當(dāng)熱力系統(tǒng)由單壓向雙壓、三壓發(fā)展時，只增加高度，不增加占地面積；
    (7)受熱面疏水程度高
    所有的受熱面水平布置，有利于管系中積水的排出，疏水程度高，有利于機(jī)組的快速啟停；
    (8)全懸吊結(jié)構(gòu)
    除低壓汽包和出口煙囪外，所有的受熱面和其它部件均采用懸吊結(jié)構(gòu)。受熱面從上到下，通過吊桿、吊板及連接板組合成一起后懸吊到頂部鋼梁上；
    (9)設(shè)有膨脹中心
    本余熱鍋爐設(shè)有膨脹中心，沿鍋爐四周設(shè)有多層水平剛性梁，同時不同區(qū)域設(shè)有垂直剛性梁，剛性梁承受燃?xì)廨啓C(jī)排氣的壓力波動，同時通過剛性梁的限位裝置，將風(fēng)載荷、地震載荷等產(chǎn)生的水平力傳遞至鋼架；
    (10)受熱面?zhèn)鳠崽匦院?br />     受熱面采用開口或不開口的螺旋翅片管，同類型的傳熱元件在MBEL公司的技術(shù)中心進(jìn)行過大量的傳熱特性測試，并根據(jù)測驗(yàn)結(jié)果對性能計(jì)算程序進(jìn)行修正，確保實(shí)際傳熱特性與計(jì)算結(jié)果相吻合；
    (11)汽包容積大
    余熱鍋爐啟停頻繁、啟停期間水位波動范圍大，汽包容量對適應(yīng)機(jī)組啟停能力影響較大。因此汽包容積設(shè)計(jì)得足夠大，水位波動不影響汽水分離品質(zhì)；
    (12)環(huán)保水平好
    燃機(jī)排氣進(jìn)口煙道的保溫材料中設(shè)有消音隔板，最后一級受熱面出口配有消音器；每只安全閥均配有消音器，使噪音水平達(dá)到環(huán)保要求；
    (13)吹灰和清洗效果好
    由于鍋爐立式布置，受煙氣流的沖刷，鍋爐積灰可以自動掉落；清洗水落入爐底，通過疏水口排出，不影響保溫材料。
    (14)汽溫調(diào)節(jié)靈活
    本方案在高壓系統(tǒng)的二級過熱器之間設(shè)有噴水減溫器，可根據(jù)運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保汽溫在規(guī)定的額定值范圍內(nèi)。根據(jù)蒸汽輪機(jī)特性要求的不同，噴水減溫器也可布置在二級過熱器的出口；
    (15)多種除氧器型式
    本設(shè)計(jì)方案中的低壓汽包與除氧器水箱是分開來的，即分體式除氧器方案，這樣有利于保證水質(zhì)要求。同時可根據(jù)用戶要求，將低壓汽包與除氧器水箱合二為一，即整體式除氧器方案。