摘 要：本文首先通过对余热锅炉（HRSG）的类型进行简单介绍，进而分析联合循环中双压再热式余热锅炉的热力特点，引申出双压再热式余热锅炉与汽轮机特性的匹配问题，探讨各种因素对余热锅炉（HRSG）排气温度TA2的影响，进而对温度参数做出调节，以此来优化汽轮机中的主蒸汽、中压蒸汽以及低压蒸汽的压力。

关键词：余热锅炉；联合循环；汽轮机特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.042

0 引言

近年来，随着各种能源的紧缺以及提倡节能减排的方针政策，对于锅炉的选择更加注重对能源的消耗和运行成本。锅炉是现实生活中不论是生活还是工业生产都离不开的工具之一，因此本着对锅炉的能源节约以及节能生产的目的，余热锅炉（HRSG）被广泛普及和应用起来。本文以研究双压再热式余热锅炉排气温度TA2的特性为出发点，探讨影响排气温度TA2的各种因素以及在此基础上研究了双压再热式余热锅炉的特性与汽轮机循环的有效效率ZST之间的优化匹配关系，以此来优化联合循环型的余热锅炉（HRSG）。

1 余热锅炉的的主要类型

（1）以用途分类。发电用途的余热锅炉（HRSG），主要是指在联合循环（IGCC）中的使用循环装置的余热锅炉（HRSG），包括了在整体布局中使用煤气化联合循环（IGCC）和流化床燃煤联合循环（PFBC-CC和AFBC-CC的联合）的余热锅炉（HRSG）；功热并供使用的HRSG，在用驱动汽轮机作为发电源以外，同时对生产提供蒸汽以及热水，采取以热发电；注蒸汽燃气轮机用的HRSG，是使部分或全部蒸汽回注到燃气轮机中，二次回收排热，使功率增大进而提高了效率。

（2）以总体结构分类。卧式HRSG，采用的循环结构是自然循环，与传热管束的布置方式为垂直方向；立式HRSG，借助泵循环增强对水的压力使其进入到蒸发器管束中，为水平布置方式。

（3）以蒸汽参数分类。通过与热炉系统相匹配的燃气轮机形式、参数以及使用者的需要为标准，将余热锅炉分为单压、双压、双压再热、三压、三压再热五大类型。其中应该注意的是对测参数的确定，通过对初投资的考虑、燃料的质量和价格以及电站的运行模式为考量因素，进而对测参数进行精确确定[1]。

2 联合循环中双压再热式余热锅炉的热力特点

首先，变温显热源，这是最为突出的一个特点。在进行高温段作业的过程中，主要以燃气轮机的输出转变为机械功的输出，让燃气轮在排气散发的热量在HRSG中被回收，进而生成了蒸汽和热水，作为驱动汽轮机的热能源。

其次，双压再热式余热锅炉的另一显著特点就是中温和大流量工质。目前燃气轮机的应用技术不断发展，大大提升了燃气轮机在HRSG热源载体的进口温度，也使得流量明显提升，比如目前标准蒸汽进口温度为五百至六百摄氏度（无补燃时），或者七百至七百八十摄氏度（补燃时），流量为120至160kg/s。

最后，变工况热力特点，在锅炉燃气的热源变动较大时，蒸汽测参数对热力的要求就会相对比较稳定。虽然燃气轮机的负荷是呈现动态表现的，并且在大气环境中的常运行温度变化又比较大（在零下二十摄氏度至四十五摄氏度之间），因此燃气轮机的排气温度和流量都会发生波动比较大的情况，这样在变工况过程中HRSG燃气和蒸汽两侧的热力变化会出现不协调的现象[2]。

3 双压再热式余热锅炉与汽轮机特性的匹配问题

针对双压再热式余热锅炉与汽轮机特性的匹配为主题进行实验。首先设定在燃气轮机已经选定为实验前提，为了使联合循环HRSG的运行效率达到最佳状态，就必须对选择蒸汽的参数实现进一步优化与协调，以此来使联合循环双压再热式余热锅炉中汽轮机循环的有效效率（Zst）和HRSG的当量效率（Zk）的乘积达到最大，进而达到使汽轮机的最大做功量与其对应的主蒸汽参数的最佳匹配值。

因此，要使双压再热式余热锅炉中的燃气轮机的达到做功量最大，首先通过使汽轮机发电机轴端测得的功率（Pst）最大，进而使联合循环的发电效率（ZGCC）达到最高值，同时也使HRSG的当量效率与联合循环中汽轮机循环有效效率二者的乘积达到最高值，显然，就可以来优化匹配蒸汽的参数[3]。

4 余热锅炉的联合循环设计原则

第一，在合理的经济型技术下，尽可能的使余热回收率达到最高，即提高热效率。第二，由于系统具有较低的热惯性，要使HRSG适应燃气轮机的快速启动速度以及加减载的动态特性，进而达到缩短整个联合循环系统作业的启动时间。第三，联合循环系统中催化还原器的配置是为了控制NOx的排放量而设立的，因此HRSG要精准的判断其设立位置，保证在合适的温度范围内能做到正常运行。

5 结论

联合循环的余热锅炉是通过各个循环回路完成热能的保留进而达到对蒸汽的循环直至产生效能的锅炉形式。总的来说，以上通过对各种因素对余热锅炉（HRSG）排气温度TA2的影响，进而对温度参数做出调节，研究了双压再热式余热锅炉的特性与汽轮机循环的有效效率ZST之间的优化匹配关系，以此来优化汽轮机中的主蒸汽、中压蒸汽以及低压蒸汽的压力，达到了优化联合循环型余热锅炉的目的。

参考文献：

[1]焦树建.论余热锅炉型联合循环中三压无再热的余热锅炉之特性与汽轮机特性的优化匹配问题[J].燃气轮机技术，2001（03）：145-146.

[2]焦树建.常规的燃气-蒸汽联合循环热效率的关系式[J].燃气轮机技术，1991（03）：123-124.

[3]应明良.镇海300MW联合循环电站余热锅炉调试问题的探讨[J]. 燃气轮机技术，2000（03）：98-100.

[4]杨卫宏，赖亚欣，萧泽强.余热锅炉流场温度场数值计算[J].中国有色金属学报，2000（02）：65-66.

[5]黄鸿斌，张广玉，崔天祥，陈志刚，周群，刘凤阁，刘剑辉，邹庆余.一种新型余热锅炉挡风板控制装置的设计[J].机械工程师，2000（06）：147-148.

作者简介：武庆岭（1986-），男，山东泰安人，本科，助理工程师，研究方向：锅炉、汽轮机在热力系统中的应用。