燃机余热锅炉基本原理介绍燃机余热锅炉，英文简写为 HRSG(Heat Recovery Steam Generator )，是燃气蒸 汽联合循环的重要组成部分。其主要工作原理是通过布置大量的换热管(通常采用螺旋鳍片 管)来吸收燃机排气的余热，产生蒸汽供汽机发电或作为供热及其它工艺用汽。燃机余热锅炉发展至今，形成了各种结构形式和布置方法，简单介绍如下。燃机余热锅炉按照其循环方式主要分为两种形式：即受热面水平布置的强制循环余热 锅炉和受热面垂直布置的自然循环余热锅炉，两者的主要区别是强制循环锅炉需配置循环 泵依靠循环泵的压头实现蒸发器内的水循环，而自然循环则主要靠下降管和受热的蒸发管 束中工质的密度差来实现循环。强制循环就国外而言主要在欧洲使用较多，国内主要用于 燃机燃用重油等含灰较多燃料、受热面需吹灰和清洗的情况，如我厂提供深圳南山电厂、 月亮湾等电厂的 9E 级燃机余热锅炉及浙江金华、广州明珠等 6B 级燃机余热锅炉。自然循 环就国外而言主要用于美国，国内主要用于燃机燃用天然气、轻油等清洁燃料的燃机余热 锅炉，如我厂提供的深圳金岗、天津滨海等的6B，江苏无锡、海南南山的FT-8及海南洋 浦 V94.2 燃机余热锅炉。强制循环和自然循环余热锅炉的结构形式见附图 1 和附图 2。曰STEAtW DRUMuSTACKCiTUO477lSTEELWORKELBOW DUCT (SIDE ENTAYJINLET DIFFUSEHUPP芝白 TRANSITIONECCNOMFZER BOXEAPOHATOR SUPERHEATER BOX附图 1 强制循环余热锅炉! 171CMJ1LET DUCTExfAM&Cm jrwrLVAPOHJLIOH gECriDMSrUPltRi0.01力1Low PressureHeat Transfer图 11 三压再热锅炉温度换热关系图站TdFubiQb rlflagaIPCcidl曰 F-AutflOH-iDurFwdiralfl*- T TWMPumpiI! CondtaniUBLagandSHBE WMflr Af.G 口JL图 12 三压再热锅炉流程图以上是燃机余热锅炉的各种形式，下面简单介绍一些常用概念。 管束的意思是指位于烟道同一部位的一组管子。 模块的意思是指一组管束并外包有护板。管屏是指某一组具体的管子, 例如”高压过热器”, 注意一组管束中可能有一个以上的 管屏。右和左是指从燃气轮/发电机(CTG)向烟囱方向看的右左，换句话说就是沿燃机排气I气 (TEG)流向。前后是指HRSG的烟气侧，前指烟气进入管束的位置，相反，烟气从管束的后 面出来。上游和下游是用来形容管侧流向，指的是蒸汽/水的流向。列指的是与烟气流向垂直的管子，并按烟气流向编号，或者沿机组的长度方向。某管束的第 1 列指的是管束最前面的一列，或者是最热的一列。横排指得是每列的管子数回路指的是介质在省煤器或过热器内的流通通道。某一管屏的回路数等于流量均分的 平行流通通道。全回路是某一管屏的回路数与横排数相等，指此管屏的每一列内的所有介 质都向同一方向流动。半回路是某一管屏的回路数是横排数的一半，指此管屏的每一列内的介质一半上流而另一半下流。双回路是某一管屏的回路数是它横排数的两倍。双回路要 有两列平行的管子以使得一半的介质通过第一列管子，另一半的介质通过第二列管子。管 子的弯头和集箱用于选择管子与管子间的介质流向。集箱是收集一组管子的工作介质，并标明上或下集箱。在蒸发器，介质水通过下降管流向下集箱或汽包。产生的多余的水或蒸汽则流向上汽 包。汽水混合二相介质则必须通过上升管流向汽包。汽包内置的一次分离器则可以分离汽 水混合物，将分离后的水作再循环而把蒸汽送出汽包。省煤器是用于将给水温度提高到比汽包内相应饱和温度低几度。此部件一般为鳍片管， 平 清洁燃料），燃烧非清洁气体机组时鳍片密度一般较小为了使管子可 均以清理。如果设计标准是可能发生冷端腐蚀，那么此部件要设计成再循环或旁路，以保证 管鳍壁温度高于然用气体的酸露点。片 蒸发器产生所要求的蒸汽的管屏。典型小集箱蒸发器由汽包（汽包的一次腹板式分离密度器分离水和蒸汽、二次 Chevron 式分离器）、下降管（将锅炉水通到蒸发器底部再到入口集 为箱度）、蒸发器管子（产生二相混合介质）、出口集箱（用作为集汽管）和上升管（将二相混 为合介质导入集箱）组成。典型的汽包式蒸发器由汽包（汽包的一次腹板式分离器分离水和 6蒸汽、二次 Chevron 式分离器）、下降管（将锅炉水导入蒸发器的泥浆汽包）、蒸发器管子（产生二相混合介质）、一个收集汽包（收集蒸发器管屏内产生的二相混合介质然后通过上 升管通入汽包。在高温燃烧设计中有时采用分开式的蒸发器部件，可以用前一个部件在烟气进入烟道燃烧器前进行冷却或者是给SCR/CO提供足够的运行温度范围。此部件一般为鳍片管，平均鳍片密度为6dpi （清洁燃料），燃烧非清洁气体机组时鳍片密度一般较小为了使管 子可以清理。过热器是将饱和蒸汽温度提高到最终使用预定的限定温度（即蒸汽轮机和系统） 。此管 屏可以是一列一列采用不同的鳍片密度，可以在保持允许的管壁温度条件下使热交换最大化， 特别是在HRSG的入口处。再热器将蒸汽轮机排除的高压蒸汽温度重新加热至预定的温度值。经过再热的蒸汽一 般再进入蒸汽轮机的中压缸。这是提高整个联合循环效率的一种方法。窄点(pinch )欠温(sub - cool )接近点(approach )的含义见下图。EvaporatorEcon omizerHeat Transfer图13窄点、欠温及接近点