余热锅炉锅炉设计说明书(杭锅).doc

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杭州锅炉集团有限公司锅炉设计说明书03569SM/03579

余热锅炉锅炉设计说明书（杭锅）

型号：

NG-M701F-R

锅炉设计说明书

编号：

03569BSM/03570SM

版本：

A版

杭州锅炉集团有限公司

（杭州锅炉厂）

20022005年52月

一.前言

二.锅炉规范

1.燃机排气烟气参数（设计工况）

2.余热锅炉设计参数

3.锅炉给水和补给水品质要求

4.锅炉炉水和蒸汽品质

三.锅炉结构

1.总体概述

2.锅筒及内部装置

3.过热器、再热器与减温器

4.蒸发器及下降管、上升管

5.省煤器

6.钢架和护板及平台扶梯

7.锅炉岛范围内管道及附件

8.进口烟道、出口烟道及主烟囱

9.膨胀节

10.保温、内护板和护板

11.检查门及测量孔

12.配套辅机

13.附表－受热面数据表

编制

校对

标审

审核

批准

日期

日期

日期

日期

日期

一.前言

燃气---蒸汽联合循环电站是目前国际上发展最快的发电形式，它具有发电效率高，建设周期短，操作运行方便，调峰能力强等优点，对我国的电力供应具有重大意义。

这类发电机组有利于改善电网结构，特别适合用于地区调峰发电。

杭州锅炉集团公司为配合“西气东输”工程及广东液化天然气（LNG）引进工程，在多年自身开发研究制造燃气轮机余热锅炉的基础上，引进美国NOOTER/ERIKSEN公司全套燃气轮机余热锅炉设计技术，设计制造本套燃气轮机余热锅炉。

本余热锅炉为三压、再热、卧式、无补燃、自然循环燃机余热锅炉，它与PG9341FAM701F型燃气轮机相匹配,是燃气---蒸汽联合循环电站的主机之一。

本锅炉适用于以液化天然气等清洁燃料为设计燃料的燃气轮机排气条件，其主要优点有：

1．采用优化的标准设计，模块化结构，布置合理，性能先进，高效节能。

2．适应燃机频繁起停要求，调峰能力强，启动快捷。

3．采用自然循环方式，水循环经过程序计算，安全可靠，系统简洁，运行操作方便可靠。

4．采用高效传热元件——开齿螺旋鳍片管，解决了燃机排气与工质间小温差、大流量、低阻力传热困难的问题。

5．采用全疏水结构，锅炉疏排水方便，彻底。

6．锅炉采用单排框架结构，全悬吊形式，受力均匀，热膨胀自由，密封性能好。

7．采用内保温的冷护板形式，散热小，热膨胀量小。

8．锅炉受热面及烟道、护板在考虑现场安装条件的基础上，尽量加大模块化程度，工艺精良，安装方便，周期短。

9．锅炉受热面采用顺列布置，可以在规定的压降范围内提供最优化的热交换，并提供了有效的清理空间。

10．优化选择各受热面内工质压降，使工质侧阻力降低且沿锅炉宽度方向流速均匀。

本锅炉按室外布置设计，锅炉和烟气通道均按地震烈度七度设防。

锅炉为正压运行，各区段烟通道系统均能承受燃机正常运行的排气压力及冲击力。

二.锅炉规范

（一）惠州项目

1．燃机排气烟气参数（设计工况）：

环境温度 27.5℃

大气压力 1.0018bar

湿度 82%

燃机燃料 液化天然气

燃机背压 ≤3300Pa

燃机排气流量 2329.92243.8t/h

燃机排气温度 607.1599℃

燃机排气成分（V%）：

N2 74.0573.01

CO2 3.763.80

H2O 8.839.97

O2 12.30

SO2 0.000

Ar 0.880.92

2．余热锅炉设计参数：

a.高压部分

最大连续蒸发量 281276.7t/h

额定蒸汽出口压力 9.6510.22MPa（g）

额定蒸汽出口温度 566.6540℃

b.再热部分

最大连续蒸发量 309.6307.4t/h

额定蒸汽出口压力 2.093.34MPa（g）

额定蒸汽出口温度 566.2568.0℃

冷再热蒸汽流量 269.3265.2t/h

冷再热蒸汽压力 2.093.52MPa（g）

冷再热蒸汽温度 367.8395.9℃

c.低压部分

最大连续蒸发量 41.548.9t/h

额定蒸汽出口压力 0.310.37MPa（g）

额定蒸汽出口温度 296.3248℃

d.中压部分

最大连续蒸发量 40.341.7t/h

额定蒸汽出口压力 2.233.48MPa（g）

额定蒸汽出口温度 294.6276.2℃

e.移出热量（中压省煤器出口）

f.温度 214.1℃

g.流量 32.5t/h

h.凝结水温度 37.239.9℃

i.低压省煤器1入口温度 7060℃

j.低压省煤器1再循环量 163254.3t/h

3．锅炉给水和补给水品质要求（GB/T12145-99）

3.1给水质量

硬度 ≤2.0 μmol/L

氧 ≤10 μg/L（业主要求，高于国家标准7μg/L）

铁 ≤30 μg/L

铜 ≤5 μg/L

油 ≤0.3 mg/L

PH（25℃） 9.0-9.5

联氨 10-50 μg/L

3.2补给水质量

硬度 ≈0 μmol/L

二氧化硅 ≤20 μg/kg

电导率（25℃） ≤0.2 μs/cm

4．锅炉炉水和蒸汽品质（按GB/T12145-99）

4.1锅炉炉水品质

磷酸根 2-10 mg/L

含盐量 ≤100 mg/L

电导率（25℃） ≤150 μs/cm

二氧化硅 ≤2.0 mg/kg

PH（25℃） 9.0-10.5

4.2锅炉蒸汽品质

钠 ≤10 μg/kg

二氧化硅 ≤20 μg/kg

铁 ≤20 μg/kg

铜 ≤5 μg/kg

电导率（25℃） ≤0.3 μs/cm

（二）前湾项目

1.燃机排气烟气参数（设计工况）：

环境温度 27.8℃

大气压力 1.0018bar

湿度 82%

燃机燃料 液化天然气

燃机背压 ≤3300Pa

燃机排气流量 2329.92240.9t/h

燃机排气温度 600607.1℃

燃机排气成分（V%）：

N2 72.9574.05

CO2 3.763.80

H2O 8.8310.03

O2 12.03

SO2 0.000

Ar 0.880.92

2.余热锅炉设计参数：

a.高压部分

最大连续蒸发量 281277.67t/h

额定蒸汽出口压力 9.6510.21MPa（g）

额定蒸汽出口温度 566.6540℃

b.再热部分

最大连续蒸发量 309.6308.0t/h

额定蒸汽出口压力 2.093.34MPa（g）

额定蒸汽出口温度 566.2568.0℃

冷再热蒸汽流量 269.3266.1t/h

冷再热蒸汽压力 2.093.52MPa（g）

冷再热蒸汽温度 367.8396℃

c.低压部分

最大连续蒸发量 41.548.49t/h

额定蒸汽出口压力 0.310.37MPa（g）

额定蒸汽出口温度 296.3248.2℃

d.中压部分

最大连续蒸发量 40.341.58t/h

额定蒸汽出口压力 2.233.48MPa（g）

额定蒸汽出口温度 294.6276.1℃

e.移出热量（中压省煤器出口）

f.温度 214.1℃

g.流量 32.5t/h

h.凝结水温度 37.239.6℃

i.低压省煤器1入口温度 7060℃

j.低压省煤器1再循环量 163246t/h

3.锅炉给水和补给水品质要求（GB/T12145-99）

3.1给水质量

硬度 ≤2.0 μmol/L

氧 ≤10 μg/L（业主要求，高于国家标准7μg/L）

铁 ≤30 μg/L

铜 ≤5 μg/L

油 ≤0.3 mg/L

PH（25℃） 9.0-9.5

联氨 10-50 μg/L

3.2补给水质量

硬度 ≈0 μmol/L

二氧化硅 ≤20 μg/kg

电导率（25℃） ≤0.2 μs/cm

4.锅炉炉水和蒸汽品质（按GB/T12145-99）

4.1锅炉炉水品质

磷酸根 2-10 mg/L

含盐量 ≤100 mg/L

电导率（25℃） ≤150 μs/cm

二氧化硅 ≤2.0 mg/kg

PH（25℃） 9.0-10.5

4.2锅炉蒸汽品质

钠 ≤10 μg/kg

二氧化硅 ≤20 μg/kg

铁 ≤20 μg/kg

铜 ≤5 μg/kg

电导率（25℃） ≤0.3 μs/cm

三.锅炉结构

1．总体概述

本余热锅炉为三压、再热、卧式、无补燃、自然循环燃机余热锅炉，主要由进口烟道、锅炉本体（本体受热面和钢架护板）、出口烟道、主烟囱、高中低压锅筒、管道、平台扶梯等部件以及给水泵、排污扩容器等辅机组成。

锅炉本体受热面采用N/E标准设计模块结构，由垂直布置的顺列螺旋鳍片管和进出口集箱组成，以获得最佳的传热效果和最低的烟气压降。

燃机排出的烟气通过进口烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷各受热面模块，再经出口烟道由主烟囱排出。

沿锅炉宽度方向各受热面模块均分成三个单元，各受热面模块内的热面组成见下表：

模块1

模块2

模块3

模块4

模块5

模块6

受热面名称

再热器2

再热器1

高压蒸发器

高压省煤器2

高压省煤器1/中压省煤器

低压省煤器2（凝结水加热器2）

高压过热器2

高压过热器1

中压过热器/中压蒸发器

低压过热器1/低压蒸发器

低压省煤器1（凝结水加热器1）

低压过热器2

锅炉从入口法兰至尾部总长为50.634.72m，宽度约为20.3m（顶部平台宽度），高压锅筒中心标高为26.9828.715m，中压锅筒中心标高为28.1526.53m，低压锅筒中心标高为27.1328.715m，烟囱顶部标高为80m。

2．锅筒及内部装置

高压锅筒内径为Φ1900mm，厚度105mm，直段长度13.434m，中压锅筒内径为Φ1250mm，厚度28mm，直段长度12.19m，低压锅筒内径为Φ2400mm，厚度20mm，直段长度12.8m。

高压锅筒两端配球形封头，中低压锅筒两端均配椭球形封头，封头均设有人孔装置。

筒体和封头的材料均为SA516-70。

高中低压锅筒均通过两个活动支座搁置在钢架梁上。

为保证锅炉正常运行时获得良好的蒸汽品质，按N/E标准锅筒内部装置在锅筒内设置了二级汽水分离装置。

一级分离为圆弧挡板惯性分离器（BAFFLE），二级分离为带钢丝网的波形板分离器（CHEVRON）。

在锅筒内部还设置了给水分配管、紧急放水管、加药管和排污管等等，低压锅筒上还设有供水管至高－中压给水泵。

在锅筒上还设有水位计、平衡容器、电接点液位计、压力表和安全阀等必要的附件和仪表配置，以供锅炉运行时监督、控制用。

在锅炉最大连续出力下，锅筒水位从正常水位到低低水位所能维持的时间为：

高压：

2.122.10分钟；

中压：

5.215.04分钟；

低压：

5.215.04分钟。

3．过热器、再热器与减温器

3.1高压过热器与减温器

高压过热器分为高压过热器2（高温段）和高压过热器1（低温段），分别布置在模块1和模块2中，中间设置喷水减温器。

高压过热器2横向排数为114105排，纵向32排，为管径φ44.45的开齿螺旋鳍片管；高压过热器1横向排数为123108排，纵向也为34排管，为管径φ44.544.45的开齿螺旋鳍片管。

高压过热器2管子材料为SA-213T91，高压过热器1管子材料为SA-213T22，鳍片材料均为SS409。

高压过热器工质流程为全回路，工质一次流过锅炉宽度方向的一排管子。

来自锅筒的饱和蒸汽通过饱和蒸汽连接管进入高压过热器1进口集箱，依次流经34排鳍片管，进入高压过热器1出口集箱，再由连接管引至喷水减温器，根据高压主蒸汽集箱出口汽温进行喷水减温后，进入高压过热器2进口集箱，再依次流经32排鳍片管进入高压过热器2出口集箱，由连接管引至由高压主蒸汽集箱引出。

高压过热器汽温调节采用喷水减温形式，减温迅速，调节灵敏。

3.2中压过热器

中压过热器布置在模块34，横向排数4663排，纵向排数1排，和低压过热器2并列布置在同一排上中压蒸发器第一排管子交叉布置，为管径φ63.550.8的开齿螺旋鳍片管。

中压过热器管子材料为SA-210A1，鳍片材料为碳钢。

中压过热器工质流程为半回路，工质一次流过锅炉宽度方向的半排管子。

来自中压锅筒的饱和蒸汽通过连接管进入中压过热器进口集箱，经过螺旋鳍片管被烟气加热后进入出口集箱，再有由连接管引至中压主蒸汽集箱，再并引出与汽机来的冷再热蒸汽混合后至再热器1进口集箱。

中压过热器不设减温装置。

3.3低压过热器

低压过热器分为低压过热器2（高温段）和低压过热器1（低温段），分别布置在模块34和模块5。

低压过热器2横向排数为56114排，纵向1排，和中压过热器布置在同一排，为管径φ63.557.15的开齿螺旋鳍片管；低压过热器1横向排数为70114排，纵向也为1排管，为管径φ63.557.15的开齿螺旋鳍片管。

低压过热器管子材料均为SA-210A1，鳍片材料均为碳钢。

低压过热器工质流程为全回路，工质一次流过锅炉宽度方向的一排管子。

来自低压锅筒的饱和蒸汽通过饱和蒸汽连接管进入低压过热器1进口集箱，经过螺旋鳍片管被烟气加热后进入低压过热器1出口集箱，再由连接管引至低压过热器2进口集箱，经过螺旋鳍片管被烟气加热后进入低压过热器2出口集箱，并引至低压主蒸汽集箱。

低压过热器不设减温装置。

3.4再热器和减温器

再热器分为再热器2（高温段）和再热器1（低温段），分别布置在模块1和模块2中，中间设置喷水减温器。

再热器2横向排数为114102排，纵向2排，为管径φ50.850.8的开齿螺旋鳍片管；再热器1横向排数为114102排，纵向也为24排管，为管径φ50.8的开齿螺旋鳍片管。

再热器2和再热器1的前两排管子材料为SA-213T91，再热器1的后两排管子材料为SA-213T22，鳍片材料均为SS409。

再热器工质流程为双回路，工质一次流过锅炉宽度方向的两排管子。

来自中压主蒸汽集箱的中压蒸汽和来自汽机的冷再热蒸汽混合后进入再热器1进口集箱，一次依次流经24排鳍片管，进入再热器1出口集箱，再由连接管引至喷水减温器，根据再热主蒸汽集箱出口汽温进行喷水减温后，进入再热器2进口集箱，再一次流经2排鳍片管进入再热器2出口集箱，由连接管引至由再热主蒸汽集箱引出。

再热器汽温调节采用喷水减温形式，减温迅速，调节灵敏。

4．蒸发器及下降管、上升管

4.1高压蒸发器及下降管、上升管

高压蒸发器布置在模块3，横向排数为108排，纵向1416排，纵向管屏数为5个，受热面均为φ50.8开齿螺旋鳍螺片管。

高压蒸发器管子材料为SA-210C，鳍片材料为碳钢。

炉水通过两根集中下降管进入分配集箱，由连接短管引至蒸发器各管屏下集箱。

工质在管屏内被烟气加热，产生的汽水混合物经管屏上集箱由连接管引入锅筒。

高压蒸发器整个回路采用自然循环形式，在变负荷工况时，能保持水位稳定。

高压蒸发器各管屏经过水循环计算，确保各管屏循环倍率基本一致且在各运行工况下最小循环倍率大于6。

4.2中压蒸发器及下降管、上升管

中压蒸发器布置在模块4，横向排数为114排，纵向56排，其中第一排51根与中压过热器交叉布置，纵向管屏数为12个，受热面均为φ50.8开齿螺旋鳍螺片管。

中压蒸发器管子材料为SA-210A1，鳍片材料为碳钢。

炉水通过一根集中下降管进入分配集箱，由连接短管引至蒸发器管屏下集箱。

工质在管屏内被烟气加热，产生的汽水混合物经管屏上集箱由连接管引入锅筒。

中压蒸发器整个回路采用自然循环形式，在变负荷工况时，能保持水位稳定。

中压蒸发器各管屏经过水循环计算，确保各管屏循环倍率基本一致且在各运行工况下最小循环倍率大于15。

4.3低压蒸发器及下降管、上升管

低压蒸发器布置在模块5，横向排数为114排，纵向10排，纵向管屏数为3个，受热面均为φ50.8开齿螺旋鳍螺片管。

低压蒸发器前3排管子材料为SA-213T11，其余为SA-210A1，鳍片材料均为碳钢。

炉水通过一根集中下降管进入分配集箱，由连接短管引至蒸发器各管屏下集箱。

工质在管屏内被烟气加热，产生的汽水混合物经管屏上集箱由连接管引入锅筒。

低压蒸发器整个回路采用自然循环形式，在变负荷工况时，能保持水位稳定。

低压蒸发器各管屏经过水循环计算，确保各管屏循环倍率基本一致且在各运行工况下最小循环倍率大于15。

5．省煤器

5.1高压省煤器

高压省煤器分为高压省煤器2（高温段）和高压省煤器1（低温段）。

高压省煤器2布置在模块4，横向排数129123排，纵向107排，为管径φ38.144.45的开齿螺旋鳍片管；高压省煤器1布置在模块5，横向排数92108排，纵向69排，和中压省煤器并列布置，为管径φ44.544.45的开齿螺旋鳍片管。

高压省煤器管子材料为SA-210C，鳍片材料为碳钢。

高压省煤器工质流程为半回路，工质一次流过锅炉宽度方向的半排管子。

高压给水操纵台过来的给水由后至前依次流经高压省煤器1和高压省煤器2的各个管排（每个管排两个流程），经加热后以接近饱和的温度进入锅筒。

高压省煤器2前1.5排管子设计为工质流程全部向上，使低负荷等其它非设计工况运行时所产生的蒸汽能随给水进入锅筒而不产生蒸汽堵塞。

5.2中压省煤器

中压省煤器布置在模块5，横向排数2215排，纵向96排，和高压省煤器1并列布置，为管径φ44.544.45的开齿螺旋鳍片管。

高压省煤器管子材料为SA-210A1，鳍片材料为碳钢。

中压省煤器工质流程为半回路，工质一次流过锅炉宽度方向的半排管子。

中压给水由后至前依次流经中压省煤器的各个管排（每个管排两个流程），经加热并经给水操纵台调整后以接近饱和的温度进入中压锅筒。

5.3低压省煤器（给水加热器）

低压省煤器（给水加热器）分为低压省煤器2（高温段）和低压省煤器1（低温段），均布置在模块6中。

低压省煤器2横向排数126123排，纵向2112排，为管径φ4444.5.45的开齿螺旋鳍片管；低压省煤器1横向排数126114排，纵向421排，为管径φ5044.5.8的开齿螺旋鳍片管。

低压省煤器管子材料为SA-210A1，鳍片材料为碳钢。

低压省煤器工质流程为半回路，工质一次流过锅炉宽度方向的半排管子。

低压省煤器1设置再循环，确保进入低压省煤器1的凝结水温度高于露点温度。

凝结水操纵台过来的给水由后至前依次流经低压省煤器1的各个管排（每个管排两个流程），经加热后部分由低压省煤器再循环泵打回低压省煤器1入口与凝结水操纵台来的低压给水混合，部分引入低压省煤器2，继续加热后以接近饱和的温度进入低压锅筒。

6．钢架和护板及平台扶梯

锅筒本体钢架和护板由H型钢和钢板焊接而成，两侧共14根立柱，上下由横梁相连，组成一整体构架，能承受燃机正常运行工况下的排气压力及冲击力，构架按七度地震烈度要求设防。

14根柱底部配有特殊设计的基础件，除1根作为膨胀中心的固定柱外，其余13根均为可定向滑移的活动柱底结构。

平台扶梯是为适应锅炉运行和检修方便而设置的，除检修平台采用花钢板外，其余平台均采用适应露天布置的栅架平台。

平台、走道、扶梯的栅格均采用热镀锌。

在平台、走道承受4000N/m2活荷载、扶梯承受2000N/m2活荷载时挠度小于1/300，走道和平台的宽度不小于1000mm，扶梯宽度不小于800mm，通道最小净高不小于2.1m。

走道、平台均设带有踢脚板的栏杆。

7．锅炉岛范围内管道及附件

高－中压给水泵为定速抽头泵，100％容量两台，一用一备，配置了相应的阀门、仪表、过滤器、最小流量阀及再循环管路等。

高压锅炉给水的调节和控制由给水操纵台主路实现30－100％的流量调节及旁路实现0－40％的流量调节；中压锅炉给水的调节和控制由中压给水操纵台实现，中压给水操纵台设有主路0－100％全流量自动调节和50％手动调节，并配置了相应的阀门和仪表。

高压给水操纵台布置在高压省煤器1前，减温水在给水操纵台前引出至高压过热器中间减温；中压给水操纵台布置在中压省煤器后，减温水在给水操纵台前引出至再热器中间减温。

在低压省煤器1出口布置再循环回路，配备两台循环泵，一用一备，并配备了相应的阀门、仪表、流量测量装置、过滤器等。

高、中、低压锅筒上均装有加药管，连续排污，紧急放水管，充氮管等，在主蒸汽集箱、饱和蒸汽管、锅筒排污管、给水等处设置取样装置。

锅筒排污、紧急放水、蒸发器的定期排污、过热器和省煤器的疏水管等均纳入排污疏水系统；各加药点的加药管及各取样点的取样管均引至炉底适当位置。

高、中、低压锅筒上均设置了安全阀，水位计，水位平衡容器，电接点液位计，排气、充氮管，压力表等管座。

安全阀排汽管均引至消音器以减少噪声。

高、中、低压及再热主蒸汽集箱设置有安全阀、PCV阀（中低压无）、排气阀、压力表、就地温度计、热电偶，还装有启动及紧急排汽和反冲洗管路；冷再热蒸汽汇合集箱上也装有安全阀、压力表、就地温度计、热电偶等阀门仪表。

启动及紧急排汽阀、安全阀、PCV阀出口引至排汽消音器以减少噪声。

在所有必须的地方装设了疏水管和排气管以保证彻底排尽积水及空气。

8．进口过渡烟道，进口烟道，出口烟道及主烟囱

进口过渡烟道，进口烟道，出口烟道及主烟囱均采用钢制壳体。

进口过渡烟道，进口烟道为内保温的冷护板结构，内侧装有能自由膨胀的不锈钢（碳钢）内衬板，壳体与内衬之间夹装保温材料。

出口烟道及主烟囱不设内保温，仅在烟囱底部、挡板门、测点等人可能接触的地方局部设置防护网。

来自燃机的排气通过进口烟道，流经锅炉本体后经出口烟道，主烟囱排入大气。

主烟囱标高为80米，内直径为6.87米，烟囱内最大烟气流速约为20m/s。

9．膨胀节

本锅炉在进口烟道前及出口烟道前设置膨胀节以吸收各部热膨胀量，膨胀节采用先进的柔性膨胀节，这种膨胀节具有三向补偿和吸收热膨胀推力的性能，具有吸收膨胀量大，并能降低噪声、隔震、结构简单、体轻等特点。

10．保温、内护板和护板

为了最大限度减少散热损失，避免壳体直接与高温烟气接触并使其热膨胀量减少，本锅炉采用内保温结构，即最内层为不锈钢或碳钢内衬护板（厚度约为1.5－2毫米），内衬护板与护板之间置有数层（总厚度为100－300毫米）轻质耐火保温材料（主要是硅酸铝耐火纤维板），外层护板为6毫米厚的碳钢板。

这种结构具有散热少，热膨胀量小，外形美观等特点。

11．检查门及测量孔

为了便于安装、检修，在进口烟道、本体炉底及出口烟道上布置有检查门，在进口