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【摘 要】本文主要介绍了国内外燃气-蒸汽联合循环余热锅炉的发展现状，并简单介绍了余热锅炉的结构组成、分类，以及部分种类的余热锅炉在联合循环系统中应用，最后介绍了余热锅炉的自身特点。

【关键词】余热锅炉 发展 分类 特点

随着经济的快速发展，我国的能源消耗正在加速上升。电力工业作为经济发展的强力后盾，是一个国家经济发展水平的重要标志。现阶段我国的电力供应主要以燃煤电站为主。但是随着发电效率和环境要求的提高，许多新的发电技术方式正在逐渐被应用。特别是随着我国西气东输工程的落成以及LNG项目的发展，燃气-蒸汽联合循环发电机组正越来越受到人们的重视。

一、余热锅炉的发展

余热锅炉是联合循环系统中的三大主要设备之一，它利用上级燃气轮机排放的烟气作为热源加热工质，然后工质进入汽轮机做工，实现能量的梯级利用，提高能源利用率。因此余热锅炉在系统中起着承上启下的作用，是联合循环中的一个关键设备。

（一）国内余热锅炉的发展

当前我国面临的环境压力越来越大，因此对清洁发电的联合循环电站的需求也是越来越大，我国对余热锅炉的研究正处于快发发展时期，走的是边引进边消化边吸收的路子。随着联合循环技术的进步，该技术正向着大容量、高参数的方向发展。余热锅炉作为联合循环的重要部件，也从最初的结构简单、低参数的单压系统，逐渐发展到双压、双压再热，以至到目前的三压、三压再热系统。在我国，燃气-蒸汽联合循环发电机组的使用时间不是很长，但是在20世纪70年代后期就开始研究此项技术。最初由杭州锅炉厂先后研发出双锅筒自然循环、单锅筒强制循环和单锅筒自然循环的燃气轮机余热锅炉，参数也从最初的8t/h、2.75MPa发展到目前的65t/h、3.82MPa。与此同时一批余热锅炉的研究所以及相应的科研设备如大型的传热风洞试验台也建立起来，上锅、东锅等国内厂家成功试制了螺旋翅片管等技术含量较高的部件，这些工作都为我国的余热锅炉的发展打下了坚实基础。在2000年以后我国已经可以自行开发并成功运行E级燃机余热锅炉，说明我国距离世界先进水平越来越近了。

（二）国外余热锅炉的发展

国外的余热锅炉研究和应用起步较早，从上个世纪60年代末经过几十年的发展，现在美国、德国、日本等许多国家的联合循环技术已经比较成熟。如今，其供电效率可以达到50%以上。比如，美国GE公司的为53%左右，德国西门子的为52%，日本三菱重工为51%-52%。这些公司都具有比较成熟的热锅炉性能设计、系统结构优化以及完善的生产制造技术。并且已经完全掌握了余热锅炉的运行及热力特性。

随着燃气轮机技术的发展，排气温度逐年提高，余热锅炉产生的蒸汽温度和压力也随之上升。因此锅炉的蒸汽系统变得更加复杂。随着环保要求的提高，现代锅炉还需安装脱硝、脱硫等装置。为了获得更高的传热效率，部分厂家采用锯齿形翅片管代替整体型翅片管。这些措施使得整体结构更加复杂，同时也更为紧凑。

二、余热锅炉的应用及特点

（一）余热锅炉的组成及应用

余热锅炉通常是由省煤器、蒸发器、过热器、再热器以及集箱和锅筒等组成。其分类可参照图1。

按照有无附加设备可以分为不补燃型和补燃型锅炉；按照锅炉中的烟气流通方式可以分为立式布置和卧式布置锅炉；按照汽水系统的循环方式可以分为自然循环、强制循环和直流锅炉；按照锅炉的结构特点又可以分为管壳式和烟道式。补燃型的锅炉是指在锅炉内再添加一定数量的燃料，产生更高参数的蒸汽；管壳式的余热锅炉一般为紧凑型的小型锅炉，大型锅炉一般采用烟道式，在热电联产和燃气-蒸汽联合循环中广泛应用。通常大型燃气蒸汽联合循环余热锅炉有自然循环和强制循环两种循环方式。现在在新上的大型机组中使用较多的是卧式自然循环，一是该循环方式操作简单，对燃气轮机所排放的尾气热力波动适应性强且具有自平衡能力，因此热流量不宜超过临界值；二是可用性可以达到99%以上，而强制循环只有97%。三是管束结垢均匀，不易发生塑性变形，不易因结垢而使锅炉的热力性能下降。

（二）余热锅炉的特点

1.较高的排气温度及大流量。随着F级燃机的大规模应用，燃机参数和流量不断增大，燃气轮机的排气温度也越来越高，排气流量也越来越大。在没有补燃的情况下燃气轮机排气温度进入余热锅炉时为500-600℃，在有补燃的情况下温度还会高出100℃左右；流量较以前也发生了很大的变化，与此同时，燃气轮机的背压逐渐提高，造成燃机效率下降。

2.换热强度明显增加。联合循环系统的烟气流程为，燃气在燃气轮机的透平做工之后进入余热回收锅炉。在余热回收锅炉内烟气与工质进行换热，经过换热之后工质温度上升，由低温水变为蒸汽和热水，然后品质合格的蒸汽进入汽机做工，烟气温度下降，最终排入大气。

3.变工况运行。燃气轮机具有启停方便，升降功率迅速的优点，因此适合应用于调峰运行。伴随工况的变化和负荷的调整，燃气轮机的排气流量、温度都会变化，但是蒸汽轮机的调节特性比较差，因此这就要求处于燃气轮机和蒸汽轮机之间的余热锅炉能够同时按组两者之间的要求才可以。因此，这对余热锅炉的结构设计和自动化控制提出了更高的要求。

三、结语

随着燃气-蒸汽联合循环发电技术的不断完善，现在此项技术正越来越受到人们的欢迎。它具有较高的供电效率、投资费用低、占地面积小、运行可靠性较高，特别是调峰运行时能够快速启停，在带基本负荷时可用率较高。并且建设周期短，、环境污染小等众多优点。正是联合循环有如此之多的优点，特别是在天然气作为清洁能源得到全面开发之后，使得联合循环的能源瓶颈得到解决，在最近十年间燃气-蒸汽得到了飞速发展，可以预见，在此过程中联合循环余热锅炉定会得到长足有效的发展。

参考文献：

[1] 吴亦三.燃气蒸汽联合循环系统与余热锅炉[J].余热锅炉， 2001， （2）： 25-32.

[2] 高峰.燃气-蒸汽联合循环中余热锅炉的新发展[J].锅炉制造，2007，（l）：26-27