余热锅炉原理、锅炉结构与流程

  下面是锅炉的原理模型图，模型包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是由密集的管道排成的管簇，由上联箱、下联箱连成一体;上联箱通过汽水引入管连通汽包，汽包再通过下降管连到下联箱;上升管管簇、汽包、下降管构成了一个环路。上升管管簇在炉膛内，汽包与下降管在炉体外面。

  把水注入汽包，水便灌满上升管管簇与下降管，把水位控制在靠近汽包中部的位置。当高温燃气通过管簇外部时，管簇内的水被加热成汽水混合物。由于下降管中的水未受到加热，管簇内的汽水混合物密度比下降管中的水小，在下联箱形成压力差，推动上升管内的汽水混合物进入汽包，下降管中的水进入上升管，形成自然循环。

  上图是汽包(也称锅筒)结构示意图,汽包是水受热、蒸发、过热的重要枢纽，保证锅炉正常的水循环。上升管内的汽水混合物进入汽包后，通过汽水分离器分离成饱和蒸汽与水，饱和蒸汽通过汽包上方蒸汽出口输出;分离出的水与给水管注入的水再进入下降管。

  用来产生饱和蒸汽的上升管管簇称为蒸发器，电厂锅炉还有省煤器与过热器，它们都由管簇组成。进汽包的水先在省煤器加热，再通过汽包、下降管进入蒸发器，能大大的提升蒸发器的效率与锅炉的效率。蒸发器生成的饱和蒸汽经汽包输出，再进入过热器加热成过热蒸汽，用过热蒸汽推动蒸汽轮机运转能保证系统的高效与安全。

  从燃气轮机排出的气体温度高达摄氏600度，仍然具备很高的能量，把这些高温气体送到锅炉，把水加热成蒸汽去推动蒸汽轮机，带动发电机发电，可使发电容量与联合循环机组的热效率相对增高50%左右。这个靠燃气轮机排出气体的余热来产生蒸汽的锅炉称为余热锅炉。

  从外观上看锅炉主要有进口烟道、炉体、汽包、烟囱组成。炉体内有密集的管道，给水泵将要加热的水压进这些管道，燃气轮机排出的高温气体将管道内的水加热成高压蒸汽，下面就是余热锅炉的外观图(进口烟道为剖面)。

  余热锅炉本体采用模块化结构，以方便运输、安装。模块由管簇组成,是几十根管子组成的蛇形管组件,模块两端有上联箱与下联箱，是锅炉的受热部件，水在模块内被外部的高温气体加热。

  为了更好的传递热量，在管道外表焊上鳍片(也称肋片)来增大管道的传热面积，下图展示的是一小段焊有鳍片的管道。

  打开锅炉的侧壁，可看到内部装有多个模块，实际锅炉有近20个模块，其中多数是蒸发器、省煤器、过热器三类模块，除此还有再热器模块。

  大型燃机电厂采用三压再热循环余热锅炉，汽水系统主要由低压、中压、高压三部分所组成，可同时产生低压过热蒸汽、中压过热蒸汽、高压过热蒸汽，分别驱动低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机，可最充分的把燃气的热能转换成机械功。

  低压部分由低压省煤器、低压汽包、低压蒸发器、低压过热器组成。从凝结水泵来的冷水，通过低压省煤器预热后输入低压汽包，汽包下面连接着蒸发器，水在低压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到低压汽包。饱和蒸汽从低压汽包输出再通过低压过热器加热，产生低压过热蒸汽，用来驱动低压蒸汽轮机旋转做功。

  中压部分由中压省煤器、中压汽包、中压蒸发器、中压过热器、再热器组成。通过低压汽包出来的水由中压给水泵注入中压省煤器继续加热，然后进入中压汽包，在中压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到中压汽包。从中压汽包输出的饱和蒸汽通过中压过热器加热，然后再与高压汽轮机排出来的蒸汽混合，一同经过再热器加热，产生中压再热蒸汽，用来驱动中压蒸汽轮机旋转做功。

  高压部分由高压省煤器、高压汽包、高压蒸发器、高压过热器组成。通过低压汽包出来的水由高压给水泵注入高压省煤器加热，然后进入高压汽包，在高压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到高压汽包。从高压汽包输出的饱和蒸汽通过高压过热器加热，产生高压过热蒸汽，用来驱动高压蒸汽轮机旋转做功。

  从燃气轮机排出的气体温度高达摄氏600度，仍然具备很高的能量，用这些气体的热量来产生蒸汽的锅炉称为余热锅炉。

  余热锅炉主要有进口烟道、炉体、汽包、烟囱组成。在炉体内有密集的管道，给水泵将要加热的水压进这些管道，燃气轮机排出的高温气体将管道内的水加热成高压蒸汽。大型余热锅炉有低压、中压、高压三部分，可同时产生低压过热蒸汽、中压过热蒸汽、高压过热蒸汽，分别驱动低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机，一起带动发电机发电，可大幅度提升燃气轮机发电厂的发电量。

  大型余热锅炉与燃煤电厂锅炉原理与组成基本相同，主要少了燃料运输粉碎与燃烧系统。

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  9月12日下午14：20分，防城港核电站常规岛安装工程项目施工现场再次传来捷报，继上午2#机组2PX泵站进水成功后，2MX厂房B侧汽水分离再热器又顺利吊装就位，中国能建安徽电建二公司承建的防城港核电站一天完成两项重大施工任务。汽水分离再热器是核电汽轮机专用的关键设备，在低压缸两侧各布置。B侧汽水分离再热器净重234.280t，由于设备长23.123m，吊装孔长22.5m，因此吊装前需要将设备预先旋转15°~45°之间任意角度由汽机房主行车一次吊装就位。本次吊装，从起吊到就位，过程约1小时20分钟。

  经过近三个月的努力，国内顶级规模的第三代核电站蒸汽发生器汽水分离试验装置顺利完成。该装置由中核核反应堆热工水力技术重点实验室负责设计和建造，标志着中国核动力研究设计院具有自主知识产权的第三代核电站蒸发器研发工作又迈出了坚实一步，也标志着核动力院拥有了开展大功率汽水分离性能测试研究的硬件条件，有力地提升了核心竞争力。汽水分离装置是蒸汽发生器的核心部件，其性能直接决定整台蒸汽发生器的性能，对核电站的安全运行有重要影响。试验装置自3月初开始建造以来，设计和实施工程人员放弃了周末和节假日，克服了现场粉尘、噪声，施工配套不全等困难，按照技术方面的要求，如期完成了试验装置建

  3月24日，三门核电2号机组首台汽水分离再热器顺利吊装就位。三门核电2号机组共有两台汽水分离再热器，布置在常规岛厂房地上二层(FL+8.5m)。本次吊装的为汽水分离再热器A。单台汽水分离再热器吊装重量约300吨，长30.6米，直径约5.3米，属于常规岛大件设备。本次吊装充分总结了1号机组汽水分离再热器吊装施工经验，确保了吊装作业安全顺利完成。

  1月17日，方家山核电站工程2号常规岛汽水分离再热器成功吊装就位。汽水分离再热器是核电汽轮机专用的关键设备，高压缸的排汽进入汽水分离再热器后，将其中98%的水份分离出来，然后经过第一、二级再热器分别用抽汽和新蒸汽进行再热，实现加热功能。针对汽水分离再热器运输及吊装就位过程中可能会产生的影响现场施工的问题，中国核电工程有限公司方家山现场项目部各部门从设计、采购、现场施工管理三个方面实施精细化管理，进行了深入的分析总结，对问题产生的原因刨根问底，以现场施工需求为目标，制定了合理解决方案并及时落实，为后续汽水分离再热器的吊装扫清了障碍。

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