燃氣輪機組余熱鍋爐技術

珠江9F級LNG聯(lián)合循環(huán)電廠第294頁word文檔可自由復制編輯廣東省珠江9F級LNG聯(lián)合循環(huán)電廠機組檢修培訓專用系列教材聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐技術珠江電廠

前言燃氣輪機(GasTurbine)是一種以氣體或油作為工質(zhì)、內(nèi)燃、連續(xù)回轉(zhuǎn)的葉輪式熱能動力設備。循環(huán)工質(zhì)的排氣溫度高達450~600℃，大型機組排氣量高達100~600kg/s，因而有大量的熱能排入大氣。余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)能有效地將燃氣輪機布雷頓循環(huán)和蒸汽輪機朗肯循環(huán)結合在一起，按照能級大小依次利用，有效利用資源，提高機組效率。本教材在參考國內(nèi)外燃氣輪機-蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的基礎上，結合珠江LNG發(fā)電有限公司電站系統(tǒng)及設備實際，加上作者本人多年電廠建設和運行經(jīng)驗的基礎上而編寫的。該書從燃氣輪機的排氣特性出發(fā)，講述了余熱鍋爐的熱經(jīng)濟性及熱平衡，詳細介紹了余熱鍋爐的結構、控制、運行與維護、主要事故及處理，供電廠運行與檢修人員培訓使用，也可供有關技術人員參考使用。由于編寫過程中現(xiàn)場資料不足，編者水平有限，加之時間緊張，書中必然存在遺漏和錯誤，懇請同行及專家批評指正。編者2007年1月8日

目錄第1章 概述 8第1節(jié) 余熱鍋爐在燃氣輪機發(fā)電機組中的地位和作用 11第2節(jié) 余熱鍋爐的組成及工作過程 12第3節(jié) 余熱鍋爐設備概況 14第4節(jié) 余熱鍋爐主要特性參數(shù) 144.1 余熱鍋爐-汽輪機的蒸汽參數(shù) 154.2 余熱鍋爐的熱端溫差、接點溫差和接近點溫差 164.3 余熱鍋爐的排煙溫度 184.4 煙氣側壓損系數(shù)的優(yōu)化 194.5 余熱鍋爐技術規(guī)范 194.6 珠江LNG發(fā)電有限公司余熱鍋爐特性參數(shù) 22第5節(jié) 余熱鍋爐的分類及型號 235.1 按余熱鍋爐煙氣側熱源分類 235.2 按余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽的壓力等級分類 235.3 按受熱面布置方式分類 245.4 按工質(zhì)在蒸發(fā)受熱面中的流動特點分類 25第6節(jié) 余熱鍋爐的發(fā)展概況 276.1 余熱鍋爐的發(fā)展進程 276.2 余熱鍋爐的發(fā)展動向 28第2章 燃氣輪機組余熱經(jīng)濟性評價 31第1節(jié) 燃氣輪機排氣特性 31第2節(jié) 燃氣輪機排氣焓的計算 322.1 焓的定義 322.2 煙氣焓 33第3節(jié) 燃氣輪機的可用能 343.1 傭的概念 343.2 傭的推導 353.3 傭的應用 36第4節(jié) 余熱回收綜合經(jīng)濟效益評價 394.1 效益與費用 404.2 分項估價 414.3 綜合分析 424.4 確定最佳方案的方法 45第3章 余熱鍋爐熱平衡 50第1節(jié) 余熱鍋爐熱平衡方程 501.1 余熱鍋爐熱平衡方程 501.2 余熱鍋爐熱平衡圖 51第2節(jié) 輸入鍋爐的熱量 522.1 燃氣輪機排煙中的顯熱 522.2 其它外來熱源帶入系統(tǒng)的熱量Ｂ 52第3節(jié) 余熱鍋爐的有效利用熱量 533.1 鍋爐有效利用熱量 533.2 鍋爐效率 53第4節(jié) 余熱鍋爐的熱損失 564.1 排煙熱損失 564.2 散熱損失 58第5節(jié) 余熱鍋爐的熱偏差 595.1 熱偏差產(chǎn)生的原因 605.2 減輕熱偏差的措施 62第4章 余熱鍋爐的結構 65第1節(jié) 蒸發(fā)設備及水循環(huán) 651.1 蒸發(fā)設備 661.2 水循環(huán) 81第2節(jié) 蒸汽凈化 832.1 鍋爐用水指標 842.2 蒸汽的污染 852.3 提高蒸汽品質(zhì)的途徑 892.4 燃氣蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐輪機水汽標準及其除鹽水處理系統(tǒng) 99第3節(jié) 過熱器及再熱器 1053.1 過熱器 1053.2 再熱器 1123.3 過熱器、再熱器系統(tǒng) 113第4節(jié) 調(diào)溫設備 114第5節(jié) 省煤器 1175.1 省煤器的作用 1175.2 省煤器的種類和結構 1175.3 省煤器的布置 1195.4 省煤器的固定方式 1205.5 省煤器出水管與汽包的連接 1215.6 珠江LNG發(fā)電有限公司余熱鍋爐省煤器結構 121第6節(jié) 余熱鍋爐構架及爐墻 1226.1 鍋爐構架 1226.2 爐墻 126第7節(jié) 鍋爐范圍內(nèi)的管道 128第8節(jié) 余熱鍋爐輔助設備 1298.1 高、中壓給水泵 1298.2 再循環(huán)泵 1298.3 連排、定排擴容器 1308.4 加藥系統(tǒng) 1318.5 啟動鍋爐 131第9節(jié) 典型余熱鍋爐簡介 135第5章 余熱鍋爐的控制系統(tǒng) 142第1節(jié) 余熱鍋爐的主要保護 142第2節(jié) 余熱鍋爐的汽壓控制與調(diào)節(jié) 1422.1 汽壓波動的影響 1422.2 影響汽壓變化速度的因素 1432.3 影響汽壓變化的因素 1442.4 汽壓的控制和調(diào)節(jié) 1452.5 變壓運行 146第3節(jié) 余熱鍋爐的汽溫控制與調(diào)節(jié) 1473.1 汽溫控制的意義 1473.2 蒸汽溫度控制對象的動態(tài)特性 1483.3 影響汽溫變化的因素 1513.4 過熱汽溫的調(diào)節(jié) 1533.5 再熱汽溫的調(diào)節(jié) 1553.6 對主蒸汽溫度的監(jiān)視和調(diào)節(jié)中應注意以下幾個問題 1573.7 過熱再熱蒸汽溫度控制示例 1583.8 省煤器出口溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 159第4節(jié) 保護及聯(lián)鎖校驗 1604.1 停汽輪機保護校驗 1604.2 泵的聯(lián)鎖校驗 161第5節(jié) 余熱鍋爐的水位控制與調(diào)節(jié) 1625.1 保持汽包正常水位的意義 1625.2 影響汽包水位變化的因素 1625.3 汽包水位的監(jiān)視和調(diào)節(jié) 1645.4 汽包水位控制示例 165第6節(jié) 余熱鍋爐的負荷協(xié)調(diào)控制 1696.1 單元機組負荷控制的特點 1696.2 單元機組負荷控制的主要系統(tǒng) 1706.3 汽輪發(fā)電機組負荷的調(diào)節(jié) 1726.4 單元機組無功負荷和電壓的調(diào)節(jié) 1836.5 自動發(fā)電控制 187第7節(jié) 機組控制邏輯 1907.1 啟動順序流程圖 1907.2 停機順序流程圖 1917.3 余熱鍋爐冷態(tài)啟動邏輯 1927.4 余熱鍋爐溫態(tài)啟動邏輯 1927.5 余熱鍋爐停爐邏輯 193第6章 余熱鍋爐的運行和維護 194第1節(jié) 余熱鍋爐的啟動 1941.1 單元機組啟動方式與分類 1941.2 余熱鍋爐的啟動 1961.3 余熱鍋爐啟動示例 1981.4 余熱鍋爐快速啟動的探討 203第2節(jié) 鍋爐啟動過程中的安全監(jiān)護 2092.1 熱膨脹監(jiān)護 2092.2 升壓過程中汽包的安全監(jiān)護 2102.3 啟動過程中過熱器的監(jiān)護 2122.4 啟動過程中的再熱器監(jiān)護 2132.5 啟動過程省煤器的保護 2142.6 啟動中汽包水位的監(jiān)護 2152.7 啟動過程的蒸汽品質(zhì)監(jiān)護 215第3節(jié) 余熱鍋爐的正常運行與調(diào)整 2163.1 余熱鍋爐參數(shù) 2163.2 余熱鍋爐運行中的注意事項 2193.3 余熱鍋爐的正常運行 2223.4 新安裝及檢修后的驗收和試驗 2283.5 鍋爐檢修后檢查驗收 2323.6 鍋爐保護及其校驗 2333.7 安全閥校驗 2343.8 水壓試驗 2363.9 余熱鍋爐輔助設備的運行 239第4節(jié) 余熱鍋爐的停運與保養(yǎng) 2414.1 余熱鍋爐的停運 2414.2 單元機組的滑參數(shù)停運 2434.3 余熱鍋爐停備用時的保養(yǎng)方法 244第5節(jié) 余熱鍋爐的積灰與清洗 2485.1 余熱鍋爐的積灰形成的機理 2485.2 積灰對余熱鍋爐安全性的影響 2485.3 積灰對余熱鍋爐經(jīng)濟性的影響 2495.4 積灰的防止及對策 2505.5 余熱鍋爐積灰的清洗 2525.6 除灰裝置和吹灰器 2535.7 系統(tǒng)沖洗、化學清洗、烘爐、煮爐及吹管 2555.8 結論 255第6節(jié) 余熱鍋爐的高溫腐蝕 2556.1 腐蝕形成的機理 2556.2 鍋爐受熱面水、汽側的高溫腐蝕 2566.3 過熱器和再熱器的高溫腐蝕 2586.4 水冷壁管的高溫腐蝕 2606.5 腐蝕的防止 260第7章 余熱鍋爐主要事故及處理 261第1節(jié) 水位事故 2621.1 鍋爐滿水 2621.2 鍋爐缺水 2641.3 汽水共騰 2661.4 爐汽包水位保護 266第2節(jié) 受熱面損壞事故 2682.1 爆管的現(xiàn)象 2682.2 爆管的原因分析 2682.3 爆管事故的處理 2702.4 鍋爐受熱面水管損壞事故預防 2702.5 各部分受熱面損壞 270第3節(jié) 負荷劇減 2753.1 負荷劇減的現(xiàn)象 2753.2 發(fā)生負荷劇減事故的原因 2753.3 負荷劇減的處理方法 275第4節(jié) 廠用電中斷 2754.1 廠用電事故處理原則 2764.2 低壓廠用母線失電 2764.3 廠用電全部中斷 2774.4 熱控電源中斷 2774.5 余熱鍋爐典型事故處理 278附錄 282附錄1燃料燃燒產(chǎn)物的理論露點 282附錄2回收排煙余熱與節(jié)約燃料費用關系 283附錄3預熱空氣溫度與回收熱量 284附錄4煙道氣的導熱系數(shù) 284參考文獻 285

概述燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電是當今世界上發(fā)展極為迅速的一種高效、低污染的發(fā)電技術，它己成為發(fā)達國家新建熱力發(fā)電廠的首選系統(tǒng)。經(jīng)過了近三十年的研究和不斷地改進，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電不僅在效率上超過蒸汽發(fā)電效率(后者≤42%)，而且在眾多方面均體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。它己成為全世界公認的具有發(fā)電效率高，調(diào)峰能力強，單位功率投資少，建設周期短。占地面積小，污染程度低的新一代發(fā)電設備。1872年，僑居美國的英國工程師布雷頓(C.Brayt.n)創(chuàng)建了一種把壓縮缸與膨脹做功缸分開的往復式煤氣機，采用等壓加熱循環(huán)。它與燃氣輪機的簡單循環(huán)是一樣的。因此，在不少的論著中把燃氣輪機循環(huán)稱為布雷頓循環(huán)。從時間上看，這比活塞式內(nèi)燃機循環(huán)原理的提出還早。但由于當時冶金工業(yè)還不能提供在高溫、高速條件下可靠工作的透平葉片材料，人們對空氣動力學的認識有限，還不能設計較高效率的壓氣機，制造工藝水平也難以達到預期的技術要求。因此，在20世紀之前，設計制造大型燃氣輪機的愿望未能獲得實現(xiàn)。現(xiàn)代燃氣輪機技術是從1939年德國Heinkel工廠研制成功第一臺航空渦輪噴氣發(fā)動機和瑞士BBC公司研制成功第一臺工業(yè)發(fā)電用燃氣輪機開始的。二次大戰(zhàn)后，航空燃氣輪機的發(fā)展是飛躍性的，僅僅五年，在作戰(zhàn)飛機上就取代了航空活塞式發(fā)動機，實現(xiàn)了噴氣化。60年代初期，渦輪風扇發(fā)動機的問世，大大加快了民用運輸機燃氣輪機化的進程并迅速成為各種軍用飛機的動力裝置。幾乎在同一時期，各種類型的工業(yè)燃氣輪機在電力、石油、化工、交通運輸和國防等部門也得到了廣泛應用和大力發(fā)展。在電力工業(yè)中，燃氣輪機不但在中、小功率范圍內(nèi)逐漸取代了柴油機，而且在大功率火電廠也打破了由汽輪機作主機的一統(tǒng)天下的局面，并步入百萬千瓦以上的火電站。燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)的采用，在西方已有40多年歷史。早期聯(lián)合循環(huán)是以蒸汽為主，燃氣輪機不過是作蒸汽鍋爐的爐膛增壓之用。第一臺實用的聯(lián)合循環(huán)機組，是用燃氣輪機來擴建汽輪機電站形成的發(fā)電機組，于1949年投入運行，它不僅提高了原有電站的發(fā)電量，同時也提高了電站效率。到了60年代，整個概念被顛倒過來。燃氣輪機在循環(huán)中作為主要的動力設備，而它的排氣余熱則被用來產(chǎn)生蒸汽，在汽輪機中做功。由于燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)在不增加燃料供給量的情況下可以增加出力三分之一甚至更高，并可燃燒各種燃料，現(xiàn)在已作為一種成熟的動力系統(tǒng)被全世界所接受。隨著人們對氣體動力學等基礎科學認識的深化，冶金水平、冷卻技術、結構設計和工藝水平的不斷提高和完善，通過提高燃氣初溫、增大壓氣機增壓比、充分利用燃氣輪機的排氣余熱、與其他類型動力機械的聯(lián)合使用等途徑，使得燃氣輪機的性能在最近20年中取得了巨大的技術進步，燃氣輪機發(fā)電在世界電力結構中的比例不斷增加?？v觀世界火電動力發(fā)展動態(tài)，日本燒液化天然氣(LNG)聯(lián)合循環(huán)標準單元電站和美國的電站分階段建設“三步曲”模式，代表著當今世界火電動力發(fā)展新趨勢。美國EPRI首先提出分階段建設電站“三步曲”戰(zhàn)略部署：即以最短建設周期(一般為一年)建成單循環(huán)燃氣輪機發(fā)電機組，先發(fā)電運營；接著配上余熱鍋爐和汽輪機組，成為高效率、燒油(氣)的聯(lián)合循環(huán)電站；再經(jīng)過幾年或待到天然氣短缺、漲價時，裝上煤氣化裝置，變?yōu)槊簹饣?lián)合循環(huán)電站。它以最少投資，去滿足負荷逐步增長的需要和適應能源供應形勢變化，很快得到電力同行推崇仿效。日本是個技術先進、經(jīng)濟發(fā)達的國家，但資源、能源十分貧乏，故十分重視發(fā)展各種能源利用技術，如提高一次能源轉(zhuǎn)換為電的效率、利用不同燃料以及余熱利用等技術。這些方面，燃氣輪機總能系統(tǒng)占有十分重要位置。為了以最高效率利用進口燃料，日本法定燒天然氣電站必須采用聯(lián)合循環(huán)日本九大電力公司聯(lián)合執(zhí)行一個建設燃用液化天然氣(LNG)大型聯(lián)合循環(huán)電站的國家計劃。資料顯示，1968~1995年世界范圍內(nèi)共銷售發(fā)電用燃氣輪機13373臺，總容量達377517MW，而其中機組臺數(shù)的32.24%、容量數(shù)的43.58%是在1990年至1995年增長的。美國早在1987年燃氣輪機發(fā)電裝置的生產(chǎn)總量就已超過了汽機生產(chǎn)總量。據(jù)美國能源部信息局預測，1998-2007年10年內(nèi)，計劃新裝機52044MW，其中燃煤機組占4.9%，燃油機組占2.8%，燃氣機組占88.7%，燃油、燃氣機組大部分是燃氣輪機及聯(lián)合循環(huán)機組。大型電站以聯(lián)合循環(huán)為主，中小型機組以熱電并供居多，將是西方國家今后電力建設與發(fā)展的格局。燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站方興未艾之勢由此可見一斑。我國燃氣輪機制造業(yè)始于20世紀50年代末期(引進機組)；60年代，我國燃氣輪機發(fā)電站的建設及其設備的制造生產(chǎn)已初具規(guī)模。自60年代開始，我國先后仿制過1.5MW、6MW、23MW發(fā)電用燃氣輪機；70年代還自行設計了3MW、6MW發(fā)電用燃氣輪機和3000hP、4000hP機車燃氣輪機(長征I號和長征Ⅱ號)，一些航空發(fā)動機廠也在航機改型方面作了不少工作。80年代后期，南京汽輪電機廠與美國GE公司合作生產(chǎn)36MW的MS6001B燃氣輪機，但處于國外80年代水平，且產(chǎn)量遠不能滿足國內(nèi)市場需要。1986年，中國航空技術進出口公司、成都發(fā)動機公司與美國聯(lián)合技術公司、透平動力和船舶技術公司(TPM)及PW公司開始聯(lián)合設計、生產(chǎn)、銷售和開發(fā)FT8陸海用燃氣輪機。近50年來，我國在燃氣輪機的研究、設計、制造方面取得了較大成績，積累了許多經(jīng)驗，在試驗研究方面也取得了相當水平的科研成果。不過，由于工業(yè)燃氣輪機的研制工作在80年代前后的停頓，造成了我國燃氣輪機技術水平與國外先進水平的明顯差距，至今不具備設計制造大型高性能燃氣輪機的能力。隨著燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術的廣泛應用，杭州鍋爐廠和哈爾濱703研究所生產(chǎn)的余熱鍋爐的技術水平已能滿足MS5000、MS6001B系列燃氣輪機的聯(lián)合循環(huán)配套要求，其性能與進口同類設備相當。最近，杭州鍋爐廠又成功推出與MS9001E系列燃氣輪機配套的聯(lián)合循環(huán)雙壓、三壓余熱鍋爐，這無疑有利于我國聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設備逐步國產(chǎn)化的進程。我國使用天然氣燃氣輪機發(fā)電始于20世紀70年代。相繼在黑龍江大慶、山東勝利、新疆克拉瑪依、中原油田等地建成了一些使用天然氣或油田伴生氣發(fā)電的機組，但功率都較小，采用功率為36MW的燃氣輪機。80年代尤其80年代中期以后燃氣輪機發(fā)電業(yè)有了很大的發(fā)展，分布的地理位置已經(jīng)由過去主要在油田，而走向我國改革開放較早的特區(qū)如深圳、汕頭等地。20世紀90年代，我國燃氣輪機發(fā)電事業(yè)具有鮮明的特點：發(fā)展速度更快。到2000年底，我國燃氣輪發(fā)電機組總裝機容量達8GW；突破地域的局限性。在油田和南方經(jīng)濟特區(qū)繼續(xù)迅速發(fā)展的同時，在經(jīng)濟基礎雄厚的華東地區(qū)也得到了迅速發(fā)展；燃氣輪機發(fā)電提高到一個新水平。引進的機組有更高的水平與更大的容量，如GE公司PG9171E型、Siemens公司V94.2型、ABB公司GTl3E2型等100MW級的E型機組。燃氣輪發(fā)電機組燃用重油發(fā)電是降低燃料成本的重要途徑，但燃用重油的難度很大。我國南方部分燃氣輪機電廠于20世紀90年代初開始進行燃用重油的試驗，通過多次試驗摸索，終于獲得在MS5000系列和MS6001B系列等燃氣輪機上長期燃用重油連續(xù)發(fā)電的成功，取得了可貴的經(jīng)驗和較好的經(jīng)濟效益。在燃氣輪機進氣冷卻技術方面，利用余熱鍋爐的排氣余熱產(chǎn)生熱水、給溴化鋰機組提供熱能從而生產(chǎn)出低溫冷凍水對壓氣機人口空氣進行冷卻，使燃氣輪機在大氣溫度較高時仍處于設計工況下運行的節(jié)能技術，近期在我國也得到了應用。有的電廠還采用將冷凍水霧化噴向人口空氣予以直接冷卻。兩種型式各有特點，但都有顯著的節(jié)能和保持機組設計出力的效果。20世紀90年代初，哈爾濱703研究所利用國內(nèi)技術和設備對部分原屬簡單循環(huán)的機組進行雙工質(zhì)循環(huán)技術改造，即利用燃氣輪機排氣的余熱產(chǎn)生一定壓力的蒸汽，然后回注到燃氣透平的熱通道中，不僅可提高燃氣輪機組的出力，而且改善了排煙對環(huán)境的污染，取得了明顯的效果。與國際相比，我國燃氣輪機發(fā)電占的比例很低，燃天然氣的更少。我國一次能源以煤為主，燃煤聯(lián)合循環(huán)更顯重要。以燃氣輪機為主體的潔凈煤發(fā)電技術，目前主要研究的是整體煤氣化燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)(IGCC)和增壓硫化床燃煤的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)，現(xiàn)都已建立了試驗性電站。據(jù)粗略統(tǒng)計，我國天然氣發(fā)電機組的裝機容量約占全國發(fā)電設備總裝機容量的0.3%，燃煤發(fā)電目前仍是我國發(fā)電的主要方式。眾所周知，燃煤電廠對大氣的污染較為嚴重，因此，大力發(fā)展聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，對改善大氣質(zhì)量是十分必要的。我國具有豐富的天然氣資源，根據(jù)第二輪全國天然氣油氣資料分析評價結果來看，我國常規(guī)天然氣的總資源量為3.8×1012m3，常規(guī)天然氣可采資源為1.6×10據(jù)預測，未來10年我國對燃氣輪機總需求量達34MW左右。許多專家還強調(diào)燃氣輪機在西部大開發(fā)中的重要性，國家構想的新世紀四大工程：西氣東輸、西電東送、青藏鐵路、南水北調(diào)，前三個都與燃氣輪機有關?？傊?，大力興建聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠具有非常廣闊的前景。面向21世紀，以燃氣輪機為核心的能源動力系統(tǒng)稱為燃氣輪機總能系統(tǒng)將成為新世紀的主要動力。先進燃氣輪機總能系統(tǒng)技術是對國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展有重大影響的高技術，為一個國家工業(yè)和科技水平的綜合標志之一，是增強綜合國力與國際競爭力的一個重要方面，也是實現(xiàn)我國中長期目標的國家關鍵技術和動力基礎。余熱鍋爐在燃氣輪機發(fā)電機組中的地位和作用燃氣輪機(GasTurbine)是一種以氣體作為工質(zhì)、內(nèi)燃、連續(xù)回轉(zhuǎn)的、葉輪式熱能動力機械。它主要由壓氣機(Compressor)、燃燒室(Combustion)和燃氣透平(Turbine)三大部件構成。壓氣機從外界連續(xù)吸入空氣并使之增壓，同時空氣溫度也相應提高，壓送到燃燒室的空氣與燃料混合燃燒成為高溫、高壓的燃氣；燃氣在透平中膨脹做功，推動透平帶動壓氣機和外負荷轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)；從透平中排出的乏氣排至大氣自然放熱。這樣燃氣輪機就把燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，又把部分熱能轉(zhuǎn)變成機械功。圖1-1余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)T-S圖由于燃氣輪機循環(huán)的工質(zhì)放熱溫度(排氣溫度)還很高(約450~600℃)，且大型機組排氣量高達100~600kg/s，因而有大量的熱能隨著高溫燃氣排入大氣。而對于蒸汽動力循環(huán)(朗肯循環(huán))來說，由于材料耐溫、耐壓程度的限制，汽輪機進汽溫度一般為540~560℃，但是蒸汽動力循環(huán)放熱平均溫度很低，一般為30~38℃。由于燃氣輪機的排氣溫度正好與朗肯循環(huán)的最高溫度相接近，如果將兩者結合起來，互相取長補短，形成一種工質(zhì)初始工作溫度高而最終放熱溫度低的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)。這種循環(huán)也可概括地稱為總能系統(tǒng)，在系統(tǒng)中能源從高品位到中低品位被逐級利用，形成能源的階級利用，從而提高機組的熱效率。余熱鍋爐正是為了有效利用這些能量而產(chǎn)生的。圖1-1余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)T-S圖由于余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)將燃氣輪機的布雷頓(Braylon)循環(huán)和汽輪機的朗肯(Rankine)循環(huán)組合在一起，按照能量利用的先后，一般把其中的燃氣輪機循環(huán)稱為頂部循環(huán)或前置循環(huán)，把朗肯循環(huán)稱為底部循環(huán)或后置循環(huán)，圖1-1給出有余熱鍋爐的燃氣輪機組的聯(lián)合循環(huán)T-S圖。從圖中可以看出，燃氣輪機排放給大氣的熱量可以用面積14sS4S11表示。當采用燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)，即采用余熱鍋爐的時候，燃氣輪機排放給大氣的熱量就減少了相當于汽輪機熱力過程所包圍的那一塊面積abcdes所表示的熱量。毫無疑問，采用余熱鍋爐，熱氣輪機組的效率將顯著提高。燃氣輪機組引入余熱鍋爐，會使透平的排氣壓力略有增加，與直接排入大氣相比，燃氣輪機功率略有下降，但下降很少。余熱鍋爐中汽輪機輸出功率約為燃氣輪機功率的30%~50%；采用余熱鍋爐的聯(lián)合循環(huán)的效率要比其中的燃氣輪機效率高30%~50%。余熱鍋爐作為燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)中的一個重要環(huán)節(jié)，把燃氣、蒸汽聯(lián)合起來，有效地利用了資源，提高燃氣輪機的效率，因而對余熱鍋爐的研究具有舉足輕重的作用。余熱鍋爐的組成及工作過程通常余熱鍋爐由省煤器、蒸發(fā)器、過熱器以及聯(lián)箱和汽包等換熱管組和容器等組成，在有再熱器的蒸汽循環(huán)中，可以加設再熱器。在省煤氣中鍋爐的給水完成預熱的任務，使給水溫度升高到接近飽和溫度的水平；在蒸發(fā)器中給水相變成為飽和蒸汽；在過熱器中飽和蒸汽被加熱升溫成為過熱蒸汽；在再熱器中再熱蒸汽被加熱升溫到所設定的再熱溫度。余熱鍋爐汽水側的流程為：給水進入余熱鍋爐后吸收熱量，蒸發(fā)后成為過熱蒸汽。給水吸收的總熱量根據(jù)熱力學分析可以分為預熱熱、汽化熱和過熱熱三部分。隨著給水溫度、蒸汽參數(shù)的不同，這三部分熱量的比例也不同。壓力越高，汽化熱的比例越小，預熱熱和過熱熱的比例則越大，各類受熱面的面積發(fā)生相應變化。過熱器的作用是將蒸汽從飽和溫度加熱到一定的過熱溫度。它位于溫度最高的煙氣區(qū)，而管內(nèi)工質(zhì)為蒸汽，受熱面的冷卻條件較差，從而在余熱鍋爐各部件中最高的金屬管壁溫度。考慮到啟動階段還存在一定程度的干燒，因此，在過熱器設計中需要注意，燃氣輪機工況改變帶來的熱疲勞及高溫、高壓帶來的蠕變問題。當管壁溫度在510℃以下時，碳鋼是一種適用且經(jīng)濟的材料，超出這個溫度范圍就需要使用合金鋼。全焊透焊接的采用以及保證管子與集箱之間具有較強抗蠕變能力的材料，一方面可以減少集箱的厚度，另一方面可以減少蠕變破壞的積累，從而改善過熱器的抗疲勞性能。與透平排氣溫度超過598℃的燃氣輪機(如7FA和9FA型)匹配的余熱鍋爐，其過熱器出口段管子可以考慮使用T91，而集箱和蒸汽管道使用P91，因為此時T22、P22等級的材料已很難滿足蒸汽輪機冷態(tài)起動和符合變化的要求。即使考慮適當?shù)钠趬勖?，I91、P91也是較好的過熱器材料。如果使用中只需要飽和蒸汽，可取消過熱器。省煤器的作用是利用尾部低溫煙氣的熱量來加熱余熱鍋爐給水，從而降低排氣溫度，提高余熱鍋爐以及聯(lián)合循環(huán)的效率，節(jié)約燃料消耗量。常規(guī)鍋爐的省煤器分為沸騰式和非沸騰式兩種，前者允許產(chǎn)生蒸汽而后者不允許。通常不希望聯(lián)合循環(huán)中的余熱鍋爐在省煤器中產(chǎn)生蒸汽，因為蒸汽可能導致水擊或局部過熱。此外，省煤器中的蒸汽進入汽包后如被帶入下降管還會對水循環(huán)帶來不利影響。實際運行表明，在機組剛起動以及低負荷時，省煤器管內(nèi)工質(zhì)流動速度很低，此時較容易產(chǎn)生蒸汽。采用省煤器再循環(huán)壁可以增加省煤器中水的質(zhì)量流量，從而解決這個問題。還有些用戶布置煙氣旁路系統(tǒng)，在部分負荷時將部分省煤器退出運行，這樣也可以增加省煤器的工質(zhì)流速。當設計不當或煙氣擋板存在問題導致煙氣走廊的存在時，煙氣的流量偏差會引起傳熱的不均勻，部分受熱面吸收較多的熱量也會產(chǎn)生蒸汽。在蒸發(fā)器內(nèi)，水吸熱產(chǎn)生蒸汽。通常情況下只有部分水變成蒸汽，所以管內(nèi)流動的是汽水混合物。汽水混合物在蒸發(fā)器中向上流動，進入對應壓力的汽包。在立式布置余熱鍋爐中，由于蒸發(fā)器為水平方向布置，當工質(zhì)流速很低時容易發(fā)生汽水分層：管內(nèi)有水的區(qū)域，由于水的換熱系數(shù)很大，管壁溫度保持正常；在蒸汽區(qū)域里蒸汽的換熱系數(shù)是水的5.5%，因此在管壁很容易超溫。此外汽水分層的界面常常會上下波動，使得這部分管壁交替地與汽、水接觸，壁溫的交替變化將使材料產(chǎn)生疲勞熱應力，減弱其工作的安全性。因此，水平蒸發(fā)器的設計和運行必須防止汽水分層的發(fā)展。蒸發(fā)器在運行中的經(jīng)常出現(xiàn)的問題是：在水處理不良的情況下，各種雜質(zhì)在蒸發(fā)器的內(nèi)壁會形成沉淀物，增加管子的熱阻，導致局部超溫爆管。正常運行的省煤器和蒸發(fā)器管內(nèi)始終有水存在，能夠被很好的冷卻，同時所處區(qū)域煙氣溫度較低，通常采用炭鋼制造。在自然循環(huán)和強制循環(huán)的余熱鍋爐中，汽包是必不可少的重要部件。汽包除了匯集省煤器給水和匯集從省煤器來的汽。水混合物外，還要提供合格的飽和蒸汽進入過熱器或供給用戶。汽包內(nèi)裝有汽水分離設備，可以將來自蒸發(fā)器的汽水混合物進行分離，水回到汽包的水空間與省煤器的來水混合后從新進入蒸發(fā)器，而蒸汽從汽包頂部引出。汽包的尺寸要大到足以容納必需的汽水分離器裝置，并能適應鍋爐符合變化時所發(fā)生的水位變化，因此是很大的儲水容器，從而具有較大的水容量和較多熱慣性，對負荷變化不敏感。汽包通常不受熱，因為在接近飽和溫度下運行時抗拉和屈服強度是關鍵的。目前北美傾向于使用低炭鋼厚鋼板卷制，而歐洲多使用低合金鋼板制造。聯(lián)合循環(huán)鍋爐用戶對蒸汽的要求基本是不變的。但在實際運行中由于種種原因，蒸汽的溫度總是上下波動，當超過過熱器材料的使用溫度時還會帶來嚴重的后果，為了控制蒸汽溫度而普遍采用：噴水減溫器穩(wěn)態(tài)運行時蒸汽溫度可控制在±2.8℃，而符合變化時蒸汽溫度可控制在±5.6℃以內(nèi)。減溫器通常位于過熱器或再熱器出口管組的進口處，比如一、二級過熱器之間。減溫水一般來自鍋爐給水泵，為了能夠正常的工作，它的壓力要比蒸汽壓力高2.76MPa左右。減溫水通過噴口霧化后噴入湍流強烈的蒸汽中，蒸汽的速度和霧化的水滴尺寸是確定減溫效果的兩個最重要因素。一個好的過熱器或再熱器設計，在額定負荷穩(wěn)定運行時需要很少的噴水量。在有補燃的余熱鍋爐中，燃燒器是重要部件。在小型系統(tǒng)中，燃燒器也許只提供5000KW輔助熱量；而在大型系統(tǒng)中，為了均勻地加熱蒸汽，幾萬千瓦的熱量可能通過幾個口噴入爐中。隨著補燃量的增加，煙氣溫度分布不均勻的可能性大大增加；燃氣輪機排氣方向?qū)煖胤植家灿幸欢ㄓ绊憽Ｔ黾恿鲃涌刂迫~片可以改善煙溫的分布不均勻。在設計燃燒器時，對流場需要仔細考慮，杜絕火焰下游受熱面的情況。早期的燃氣輪機排氣中有14%~15%(體積百分比)的氧氣，而新型的只有10%~12%。低的氧氣濃度可以降低火焰中心溫度，減少NOX的排放，同時增加CO和未燃燼碳氫化合物的絕對排放量。余熱鍋爐設備概況本廠余熱鍋爐(HRSG)是引進ALSTOM公司技術由哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的三壓、一次中間再熱、臥式、無補燃、自然循環(huán)余熱鍋爐。高、中、低三個汽包前都有省煤器模塊，汽包下設有蒸發(fā)器模塊，汽包出口設有過熱器模塊，汽機高壓缸排汽和中壓過熱器出口的蒸汽混合經(jīng)再熱器加熱后到中壓缸作功，高壓過熱器通過一級減溫水減溫來保證主蒸汽溫度不超限，再熱蒸汽有一級減溫水控制再熱蒸汽溫度在規(guī)定范圍內(nèi)。低壓省煤器有再循環(huán)泵提高低壓省煤器入口水溫，防止產(chǎn)生煙氣低溫腐蝕。高中壓汽包和中低壓汽包之間有聯(lián)絡門，在啟動時可以由上一級汽包給下一級汽包補充蒸汽，加快啟動速度。給水系統(tǒng)配備兩臺高壓和兩臺中壓定速電動給水泵，正常運行時一臺運行一臺備用。高、中、低壓給水系統(tǒng)設置給水調(diào)節(jié)旁路，機組啟動期間通過調(diào)節(jié)給水旁路閥來調(diào)節(jié)給水流量，當鍋爐負荷>30%時，切換至給水主路，通過主給水調(diào)節(jié)閥來控制高、中、低壓汽包水位。下面是HG-9FA-281.7-9.92/567.5-3P(R)余熱鍋爐基本情況簡介(如表1-1)。表1-1HG-9FA-281.7-9.92/567.5-3P(R)余熱鍋爐基本情況型號HG-9FA-281.7-9.92/567.5-3P(R)形式三壓、再熱、臥式、無補燃、自然循環(huán)余熱鍋爐制造商哈爾濱鍋爐廠有限責任公司熱源PG9351FA型燃氣輪機排氣尺寸31M×11.8M，余熱鍋爐煙囪標高80M結構露天塔式全懸吊結構余熱鍋爐主要特性參數(shù)余熱鍋爐回收排氣熱量的程度對聯(lián)合循環(huán)的效率影響很大，而影響余熱鍋爐回收熱量的因素，除汽水系統(tǒng)的配置方式、換熱元件傳熱效果的優(yōu)劣外，主要與蒸汽壓力、余熱鍋爐節(jié)點溫差和露點等熱力參數(shù)有關。余熱鍋爐-汽輪機的蒸汽參數(shù)從熱力學理論可知，提高蒸汽的初參數(shù)，可以提高朗肯循環(huán)的效率。對于燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)，提高蒸汽的初參數(shù)同樣可以提高聯(lián)合循環(huán)效率。聯(lián)合循環(huán)中的汽輪機的蒸汽來自于余熱鍋爐，而余熱鍋爐可以設計成在相當大的壓力范圍內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，因此蒸汽壓力通常取決于汽輪機的功率大小，當功率較小時，壓力偏高則進汽的容積流量較小，通流部分的噴嘴和動葉高度較短，內(nèi)效率較低，故汽壓要低一些。反之，當汽機功率大則汽壓要高，且宜采用再熱，以降低汽輪機低壓部分的蒸汽濕度，提高機組效率和末級動葉工作壽命。聯(lián)合循環(huán)中，蒸汽初參數(shù)受燃氣輪機排氣溫度的制約?？紤]到溫差℃或更高，當℃時，蒸汽采用3.5MPa或6.0MPa的中壓或次高壓的初參數(shù)，只有在℃時，才有可能采用9.0MPa或壓力更高的蒸汽初參數(shù)。圖1-2蒸汽參數(shù)與抽氣回熱對熱效率的影響圖1-2是在給定了℃的條件下，在不同的鍋爐給水溫度時蒸汽初壓對聯(lián)合循環(huán)熱耗率的影響，該圖示出=6.0MPa左右時為最佳。但圖中還說明了隨的變化很緩慢，即偏離最佳狀況不多時對的影響很小。例如，選用3.5MPa系列的參數(shù)時，其熱耗率圖1-2蒸汽參數(shù)與抽氣回熱對熱效率的影響圖1-3雙蒸汽系統(tǒng)的優(yōu)化僅比用6.0MPa的高0.2%，這就為選用值帶來了方便。對于常規(guī)電站汽輪機蒸汽循環(huán)來說，采用抽汽回熱循環(huán)來加熱鍋爐給水，可有效地提高蒸汽循環(huán)效率。但對聯(lián)合循環(huán)來說，這樣做并不都能提高，有的反而使下降。這是因為，余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)當采用抽汽回熱循環(huán)后，鍋爐給水溫度大大提高，使余熱鍋爐的排煙溫度明顯提高，鍋爐中回收的熱量減少，結果使降低，圖1-2中示出了這一結果。圖中的提高是由于抽汽加熱給水所致，越高，抽汽回熱越多，越高，即越低。因此，在聯(lián)合循環(huán)的蒸汽輪機系統(tǒng)中一般均取消了回熱抽汽。有不同的壓力循環(huán)的雙壓循環(huán)還存在著參數(shù)優(yōu)化的問題。如果高壓循環(huán)壓力很高，高壓循環(huán)中的流量就低，低壓循環(huán)中所回收的能量就更多。正如圖1-3所示，存在著一個最佳值，同樣的研究也可用于三壓循環(huán)或帶再熱的循環(huán)。圖1-3雙蒸汽系統(tǒng)的優(yōu)化美國GE公司生產(chǎn)的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)中蒸汽參數(shù)的選擇則如下：(1)汽機功率≤60MW時，采用非再熱，初參數(shù)常用5.86MPa，502℃；(2)汽機功率>60MW時，當燃機排氣溫度偏低時，采用非再熱，初參數(shù)常用8.62MPa，502℃；(3)汽機功率>60MW時，當燃機排氣溫度偏高時，采用再熱，初參數(shù)常用10.0MPa，537.8℃。表1-2為德國Siemens公司生產(chǎn)的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)中蒸汽參數(shù)的選擇方案。表1-2Siemens公司建議的聯(lián)合循環(huán)蒸汽參數(shù)循環(huán)型式汽輪機功率(MW)主蒸汽二次蒸汽再熱蒸汽壓力(MPa)溫度(℃)壓力(MPa)溫度(℃)壓力(MPa)溫度(℃)單壓循環(huán)30~2004.0~7.0480~540雙壓循環(huán)30~2005.5~8.5500~5650.5~0.8200~260--三壓再熱循環(huán)50~2000.4~0.6520~5650.4~0.6200~2302.0~3.5520~565從以上可以發(fā)現(xiàn)，在聯(lián)合循環(huán)中使用的汽輪機之主蒸汽壓力一般不是很高的，通常都介于高壓或次高壓的范圍內(nèi)。這是由于在選擇主蒸汽壓力時，需要綜合考慮以下幾方面影響的緣故，即：對整個聯(lián)合循環(huán)性能的影響；對汽輪機效率的影響；對汽輪機做功量的影響(它主要是通過對主蒸汽流量和二次蒸汽流量的影響來體現(xiàn)的)；對汽輪機排汽濕度的影響。增加壓力級就會升高壓力以及承壓件的厚度?？偟膩碚f，壓力越高啟動時間越長，啟動速度也會降低，運行靈活性差。對投資費用而言，增加壓力和擴充壓力系統(tǒng)就要相應地增加泵、汽包的容量和維修量，從而增加成本，而且增加幅度完全不與可回收的能量成正比。維護費用會大幅增加。隨著燃氣輪機進氣溫度的增大，機組功率相應增大，汽機的進汽參數(shù)也有相應提高，可達16MPa，甚至采用超臨界蒸汽參數(shù)。如GEMS7001H/9001H燃機組成的聯(lián)合循環(huán)，汽機進汽參數(shù)為16.5MPa/566℃/566℃。余熱鍋爐的熱端溫差、接點溫差和接近點溫差眾所周知，在余熱鍋爐的熱力系統(tǒng)中存在一個熱端溫差、節(jié)點溫差和接近點溫差，如圖1-4所示。熱端溫差熱端溫差是指換熱過程中過熱器入口煙氣與過熱器出口過熱蒸汽之間的溫差。降低熱端溫差，可以得到較高的過熱度，從而提高過熱蒸汽品質(zhì)。但降低熱端溫差，同時也會使過熱器的對數(shù)平均溫差降低，也就是增大了過熱器的傳熱面積，加大了金屬耗量。大量計算表明，當熱端溫差選擇在30~60℃范圍內(nèi)，是比較合適的。節(jié)點溫差圖1-4單壓余熱鍋爐的T-Q圖節(jié)點溫差也叫窄點溫差，是換熱過程中蒸發(fā)器出口煙氣與被加熱的飽和水汽之間的最小溫差，通常是圖1-4余熱鍋爐T-Q圖中最窄的部位。圖1-4單壓余熱鍋爐的T-Q圖圖1-5中給出了隨著節(jié)點溫差的變化，余熱鍋爐的相對總換熱面積、相對排氣溫度、相對蒸汽產(chǎn)量的變化規(guī)律。上述所有相對值都是以節(jié)點溫差選定為10℃時的數(shù)值作為比較基礎的。由圖可知，當節(jié)點溫差減小時，余熱鍋爐的排氣溫度會下降，煙氣余熱回收量會增大，蒸汽產(chǎn)量和汽輪機輸出功都隨之增加，即對應著高的余熱鍋爐熱效率，但平均傳熱溫差也隨之減小，這必將增大余熱鍋爐的換熱面積。顯然，是不允許等于零的，否則，余熱鍋爐的換熱面積將為無窮大，這是不現(xiàn)實的。此外，隨著余熱鍋爐換熱面積的增大，燃氣側的流阻損失也將增大，有可能使燃氣輪機的功率有所減小，導致聯(lián)合循環(huán)的熱效率有下降的趨勢。圖1-5點溫差對鍋爐的相對換熱面積、排氣溫度和產(chǎn)氣量的影響圖1-6單壓余熱鍋爐的效率和接點溫差、相對換熱面積的關系圖1-7壓余熱鍋爐接點溫差的優(yōu)化圖1-6給出了“單壓汽發(fā)生系統(tǒng)”的余熱鍋爐的熱效率與節(jié)點溫差以及相對總換熱面積值之間的變化關系。由圖可知，當節(jié)點溫差減小時，由于余熱鍋爐換熱面積的增加幅度較大，鍋爐的投資費用就會增大很多。但當節(jié)點溫差取得比設計點值大時，總投資費用和單位熱回收費用的減小程度卻要緩和一些。對于多壓或多壓再熱系統(tǒng)，還存在多個優(yōu)化及其組合的問題，圖1-7表示一個雙壓余熱鍋爐的兩個(假定它們之和為20℃)不同組合時，汽輪機功率和受熱面積之間的關系。由圖可見，雙壓余熱鍋爐的兩個最佳分配是相等或低壓系統(tǒng)的稍高。由此可見，從投資費用以及聯(lián)合循環(huán)最佳效率的角度方面考慮，必然存在一個如何合理地選擇余熱鍋爐節(jié)點溫差的問題。目前的一般范圍為10℃~20℃，最低的達7℃。接近點溫差圖1-8接近點溫差對余熱鍋爐組對換熱面積的影響關系接近點溫差是指余熱鍋爐省煤器出口壓力下飽和水溫度和出口水溫之間的溫差。圖1-8中給出了當節(jié)點溫差選定后，余熱鍋爐的相對總換熱面積隨接近點溫差而變化的關系。由圖中可以看出，接近點溫差增大時，余熱鍋爐的總換熱面積會增加。這是由于省煤器的對數(shù)平均溫差雖略有增大，致使其換熱面積有所減小，但蒸發(fā)器的對數(shù)平均溫差卻會減小較多，致使蒸發(fā)器的換熱面積會增大甚多的緣故。當然，那時過熱器的換熱面積是保持不變的，結果是余熱鍋爐的總換熱面積要增大。由此可知，當節(jié)點溫差選定后，減小接近點溫差有利于減小余熱鍋爐的總換熱面積和投資費用。圖1-8接近點溫差對余熱鍋爐組對換熱面積的影響關系但是，在設計余熱鍋爐時，總是使略低于。這是由于尺寸已定的余熱鍋爐，當進入的燃氣溫度。隨著機組負荷的減小而降低時，由于余熱鍋爐滑壓運行，Ts下降，接近點溫差是會隨之減小的。顯然，如果設計時接近點溫差取得過小，那么在部分負荷工況下或啟動過程中，省煤器內(nèi)就會發(fā)生部分給水蒸發(fā)汽化的問題，將導致部分省煤器管壁過熱現(xiàn)象，對于自然循環(huán)余熱鍋爐則可能導致水動力循環(huán)破壞，而對于強制循環(huán)余熱鍋爐則可能導致強制循環(huán)泵產(chǎn)生汽蝕。因此，省煤器設計要保證在最低的外界環(huán)境溫度下運行時，不出現(xiàn)零值和負值，否則要采用煙氣側或水側旁通辦法來避免汽化。由圖1-8所示曲線的斜率變化趨勢中可以看到，接近點溫差取在5℃~20℃范圍內(nèi)是合適的。由此可見，在設計余熱鍋爐時，應該權衡各種因素，按照使聯(lián)合循環(huán)效率或投資費用最優(yōu)化的設計原則，來考慮節(jié)點溫差、接近點溫差對換熱面積的影響關系。余熱鍋爐的排煙溫度對于余熱鍋爐來說，降低排煙溫度就意味著排煙熱量損失減小，也就是燃氣輪機排氣余熱被回收得充分，即余熱鍋爐的當量效率高。但余熱鍋爐出口的排氣溫度常常不是獨立的熱力變量，而與所選的蒸汽循環(huán)型式、節(jié)點溫差以及燃料中的硫含量有密切關系。如飽和蒸汽壓力和節(jié)點溫差已定時，它就被確定。如前所述，當節(jié)點溫差選很較小時，余熱鍋爐出口的排煙溫度就能降低。當采用雙壓或三壓蒸汽循環(huán)時，可以比單壓式蒸汽循環(huán)降低很多。例如，單壓系統(tǒng)排煙溫度就比較高，為150℃~180℃，雙壓系統(tǒng)為100℃~150℃，三壓系統(tǒng)的排煙溫度最低，可達80℃~100℃。降低排煙溫度還要受到露點溫度(排煙中水蒸汽開始凝結的溫度)的制約，因為當燃氣輪機燃用含硫較高的燃料時，排氣中含有較多的S02，水蒸汽凝結時它就變?yōu)閬喠蛩岫g金屬壁面，所以余熱鍋爐的排煙溫度應高于露點。因而，排煙溫度限制又常和燃氣輪機燃料中含硫量有關。一般規(guī)定，應比酸露點高10℃左右。對于燒重油的燃氣輪機，無法把煙氣中含硫量降得太低(一般為400mg/kg左右)，排煙溫度一般不宜低于150℃，余熱鍋爐效率就無法設計得更高。當燃氣輪機采用天然氣為燃料或是在燃煤的IGCC系統(tǒng)中，則排氣溫度不受露點的限制，可把余熱鍋爐的排氣溫度降低到80℃~90℃左右，甚至更低。如當余熱鍋爐預熱供熱系統(tǒng)的熱水時，刊則可以降低到52℃左右。圖1-9余熱鍋爐氣側流阻和相對換熱面積的關系煙氣側壓損系數(shù)的優(yōu)化圖1-9余熱鍋爐氣側流阻和相對換熱面積的關系當余熱鍋爐采用減小節(jié)點溫差和多壓汽水系統(tǒng)來提高熱力性能時，由于余熱鍋爐傳熱面積的增加致使煙氣側流阻增大，從而導致燃氣輪機背壓上升，功率和效率下降，圖1-9給出了相對燃氣流阻與相對總換熱面積之間的變化關系。一般來說，燃氣輪機背壓每增加1kPa，其功率下降0.6%~0.7%，熱耗率會增大0.6%~0.7%。因此，減少余熱鍋爐的壓力損失是一個需要綜合研究的問題。嚴格地講，應該從聯(lián)合循環(huán)效率和比投資費用最優(yōu)化的角度來考慮余熱鍋爐的節(jié)點溫差值以及汽水系統(tǒng)方案之選擇問題。通常，燃氣輪機加裝余熱鍋爐后，燃氣輪機背壓為2.0~3.5kPa，排氣背壓約增高1.4~2.5kPa，因此燃氣輪機功率就降低0.9%~1.6%，熱耗率增大0.9%~1.7%。余熱鍋爐技術規(guī)范余熱鍋爐設計參數(shù)表項目單位高壓中壓低壓設計條件環(huán)境溫度℃29相對濕度%83大氣壓kPa100.54汽包汽包設計壓力MPag11.242.750.462汽包最高工作壓力MPag10.702.620.44汽包設計溫度℃316226147過熱蒸汽參數(shù)過熱器出口溫度℃567.5300.9294.8過熱器出口壓力MPa9.922.360.39過熱蒸汽流量t/h281.734.338.2過熱蒸汽流速m/sec13.19.020.8過熱器壓降MPa0.560.030.03再熱蒸汽參數(shù)再熱汽溫度(進/出)℃357/567.6再熱汽壓力(進/出)MPa2.322/2.187再熱汽流量(進/出)t/h303.6/304.3再熱蒸汽流速m/sec21.3再熱汽壓降MPa0.14給水參數(shù)省煤器進/出口給水溫度℃146/311145/21960/139給水壓力MPa12.574.351.94給水流量t/h284.064.0386.6給水流速m/sec1.020.620.7給水壓降(控制閥)MPa2.00.20.15給水壓降(省煤器)MPa0.170.020.02煙氣參數(shù)鍋爐入口煙氣流量Kg/s609.89鍋爐入口煙氣溫度℃618.8鍋爐入口煙氣壓力kPa103.8鍋爐入口煙氣密度Kg3/m0.4054再熱器進/出口煙氣溫度