[发明专利]燃气—蒸汽联合循环电站蒸汽发生装置SG的塔式布置系统

说明书

燃汽-蒸汽联合循环电站是近年来火电站热工技术的重大发展，是提高电站热效率的一项有效方法，特别适合于以气体和液体燃料为能源的电站。这种优良的电站热工系统对大型和特大型电站单元机组(300MW.600MW.1000MW)的适用性问题，当然也受到有关方面的密切关注。

在我国已建成运行和规划中正在设计建设的联合循环电站中，由于沿用了某些国外技术，毫无例外地采用了极低的燃机排出烟气温度(也就是“余热锅炉”的入口烟温)，其目的只是为了保护燃机主要部件免于被高温烟气所破坏。采用了这一姑息性的保护措施，一则“余热锅炉”的传热温差普遍极低，二则烟气流量极度扩大，因此不得不容忍大烟道、低热效等一列系列极为不利的负面效应，其中就包括鳍片管的普遍使用和中压及低压锅炉的并肩运行等问题，由此而产生的“余热锅炉”设计是极不理想的，也是大型、特大型电站所不能接受的。这些负面效应极大地抵冲了联合循环这一优良构思所能带来的经济效益。

本专利申请提出的蒸汽发生装置SG(或不准确地称为“余热锅炉”)的塔式布置系统是在燃气轮机实施了创新性改造，摒弃了以加大燃烧空气供给量为核心的姑息性措施为前提的条件下，在蒸汽发生技术方面的重大创新。本专利提出的技术方案与燃气轮机的创新性改造(可参见国家专利申请200610079626.1号)可以认为是一对孪生姐妹，是相互依存、相互烘托的。

本专利申请提出的塔式布置方案见图1所示。蒸汽发生装置SG的全部热传导部份，包括蒸发器EV、过热器SH、再热器RH(包括I RH和II RH)、省煤器EC和空气预热器AH等，全部布置在一个垂直向上的烟道内，烟囱CH则布置在烟道的顶部。

图1为塔式布置基本框架结构的示意图。在实施本专利创新技术时，实施方的专业设计师既可以按烟气温度的逐步降低而逐步适当地缩小烟道流通截面积的尺寸，以尽量保持烟气流速的相对稳定，也可以按燃料性质和热工计算的结论对各传热部件的排列先后次序、某些部件的取舍和增减等作适当的选择。

本专利申请又提出了一个崭新的汽、水分离概念和相应的设备设计方案，供实施方参考。

以下就各传热部件分别予以说明。

蒸发器EV布置在装置本体的底部，是烟气首先进入的传热部件，由密集的管束所组成，以对流传热为主要传热方式，与布置在蒸发装置塔体侧旁的汽水分离装置SS(包括SS1、SS2)共同营造一个自然循环体系。蒸发器EV的结构本专利提出了三个设计方案(见图2)。方案I基本上由垂直向上的管束所组成，只是在管束上端弯成一个斜度，以便管束的上集箱可以脱离烟气的直接冲刷。方案II为倾斜的管束，其目的也是为了保护其上集箱。方案III则为纯粹的垂直管束，其上集箱有参差的高度，以便为它设置保温层时不致于过分妨碍烟气的自由流动。方案I和方案III可以实现烟气的双向介入，而方案II更适合于烟气的单向介入。

汽、水分离装置SS也提出了三个设计方案。方案I(见图3)是一个垂直布置的筒形容器SS1和一个球形容器SS2的组合。SS1负担汽、水的粗分离，而SS2则负担其细分离。来自蒸发器EV的汽、水混合物由引入管进入SS1后，即遭遇蹼状挡板的阻挡，迫使汽、水混合物按挡板所规定的方向，有序地沿着筒体内壁作螺旋向下的流动。它一面流动一面就将蒸汽逐步释放出来。蒸汽游离后即刻掉头向上，经过一道百页窗除湿器流出SS1，进入SS2。在SS2中汽流再一次经受蹼形挡板的阻挡，使其沿着球体内壁作螺旋向下的流动。蒸汽摆脱了水份的约束后可以自由流向球体中间较空阔的区域并掉头向上，再经过一道百页窗除湿器流出SS2，前往过热器(SH1)。

方案II见图4。汽水分离器SS为一个垂直的筒形容器，其结构与方案I中的SS1十分相似，只是增加了一些高度。在百页窗除湿器的下方布置了一个螺旋导向器(见图4的导向器示意图)，使上升的蒸汽在进入百页窗除湿器之前又经过一次旋转，利用汽流的旋转离心力将其所携带的细小水滴摔向筒体内壁而下沉。

方案III单纯地为一个球形容器，与方案I中的SS2十分相似，只是有较大的球径。蒸汽在球体内有较充裕的时间和空间，除蹼状挡板和百页窗的分离作用之外，又显著降低了蒸汽向上的流速，故而增加了蒸汽附带的细小水滴由于重力差而自动下沉的分离机会。球体下方可增加一个储水罐，代替了方案I中SS1所起的贮水作用。(见图5)

蒸发器EV之后，过热器SH(经常分为两段，SH1和SH2)，再热器RH(有时按需要设置两级(I RH与II RH)和省煤器EC(按需要可分置两段EC1和EC2)，皆由水平布置的蛇形管束所组成，与传统的大型电站锅炉的结构十分相似，为我国广大锅炉设计师所熟知，本说明书不需要赘述。