其他循环方式：
直流锅炉： 当蒸汽压力大于16Mpa亚临界，超临界参数，选 用直流锅炉提高循环效率；

复合循环： 在同一个余热锅炉中采用两种循环方式；高压蒸 发器采用自然循环；

要点：



由于强制循环水流速度较快，水侧换热有利； 余热锅炉换热主要取决于烟气侧换热系数；烟 气侧流动基本相同时，自然循环，强制循环换 热面积均相同； 余热锅炉气动热力特点：烟气流量大；流速高； 紊流扰动大； 磨损；受热面变形；振动；烟气偏流；传热不 均；
直 流 的 概 念 在启动过程中，气包要有温度梯度的限制，从而降低了 电厂的运行灵活性。 考虑到高压情况时，循环泵的预先启动变得复杂起来， 新型燃机就是这种情况。 直流式的设计 可以消除气包和循环泵 直流式的立式烟气通道余热锅炉设计是最简单的也是最 可靠的。
不同的燃料适应性
CMI 拥有非常现实的专长技术来设计和制造 余热锅炉，匹配现有所有燃气轮机，使用的 燃料有：: •天然气 •轻蒸馏油 •石脑油 •轻原油 •原油 •重油
余热锅炉技术讲座
第一部分: 余热锅炉的基础知识
余 热 锅 炉 － H R S G
余热锅炉___HRSG


余热锅炉;也叫余热回收蒸汽发生器主 要应用于化工,电力,船舶,石油平台等 等领域; 顾名思义利用余热产生蒸汽的”锅 炉”; 余热锅炉没有常规燃煤锅炉的燃烧室 和燃料系统,也没有给风,排烟风机系统; 只有排列密集的翅片管和集汽(水)联箱; 以及汽包,管道，阀门等;
辅 助 （ 强 制 ） 循 环 的 蒸 发 器 燃气轮机即将启动时，锅炉的循环泵就投入运行 只有在燃气轮机停机时，循环泵才关闭 CMI 设计的蒸发器循环倍率较低，以限制泵的电气消耗 此设计应用在电厂承受极端的运行状况上，如每天多次启行，频 繁 的 和 最 大 能 力 的 调 峰 和 变 负 荷 。 泵是保护锅炉免受循环应力和避免金属疲劳及其后果的唯一手段 。
高压蒸发器管箱
高压过热器管箱
自然循环与强制循环的比较
自然循环 强制循环
传热面积
可用率 燃机运行范围的 实用性 水循环平衡性
相同
99.95 广 有
相同
97.5 窄 有限
循环泵的设置
外部耗功 占地面积 钢结构和管道 基础及撑脚 安装所需要设备 运行维护
无
无 较多 轻而多 轻而多 轻 较简单
有
循环泵功耗 较少 重而少 重而少 重 较难
强制循环S107E - HRSG现场布置图
Vertical Gas Flow, Natural Circulation
烟气垂直流动的自然循环


设计于强制循环垂直布置基本相同； 只要保证蒸发器内部循环的足够动力，克服蒸 发器，管道，汽包的沿程阻力即可； 优点：利用垂直布置可以节省占地面积；管道 水平布置，防止积灰； 又可节省厂用电耗损；维护简单；
节点温差的概念:


余热锅炉蒸发器出口烟温于蒸发器饱和水之间 温差;∆t=Tg7-Ts; 该温差不能等于零,否则锅炉受热面积无穷大 温差越小,面积越大;排烟温度越小,产气量越大; 必然在投资费用于效率之间取舍; 一般温差取8~20 ℃;
接近点温差的概念





省煤器出口水温于对应压力下的饱和温度之间 差值;也叫”欠温差”; 省煤器设计成为欠饱和状态,以免在燃机部分 负荷状态下省煤器吸热量增大 导致省媒器汽化;所以设计时必然保证改温差 的存在和足够温差;接近点温差不能够太小;接 近点温差过小时，在部分负荷情况下容易引起 汽化； 接近点温差过大时,减少了在省煤气的吸热量; 导致蒸发器的吸热减少; 为了保证蒸发量不便势必增加受热面积;;所以 现在一般规定接近点温差在5~20 ℃;
烟气阻力的增大,也就是余热锅炉进口到 排烟烟筒的压差越大; 流速越大增大传热系数可以减少受热面 积,; 但是势必造成燃机排烟压力增大,燃气透 平做功能力下降; 造成燃机出力下降;阻力每增加1KPA出 力就下降0.8%;
排烟温度：



决定于节点温差的大小,一般为了防止烟气侧 的低温腐蚀,较酸露点高10度; 一般控制在110~130度;因为酸腐蚀的最大范 围在100~130度,管道壁温要比水温高几度,所 以在燃烧含硫的燃料时,给水温度可以比酸露 点低5~10度; 烟气的酸露点主要决定于烟气中的含酸量和 SO2转换SO3的份量;以及锅炉中的过量空气 系数!
Horizontal Gas Flow, Natural Circulation 烟气水平流动的自然循环
自然循环HRSG模块结构
S207E STAG 自然循环余热锅炉布置图
Vertical Gas Flow, Forced Circulation 烟气垂直流动的强制循环方式
强制循环HRSG模块结构
单压无再热汽水系统
单压无再热HRSG
三压系统的热量分布
三压无再热系统热力系统
三压无再热HRSG自然循环——系统简图
三压再热系统
三压再热HRSG单线简图
STAG 107H联合循环热力系统
STAG 107H联合循环热力系统
南山电厂余热锅炉的分类
蒸发器循环方式
强制循环炉 ＃1.＃3.＃10 自然循环炉＃7 ＃5.＃6炉（特例）

缺点：来自自然循环锅炉烟气流程为：
烟气从燃气轮机排出，经进口烟道或转弯烟道 进入三通烟道，当机组单循环时，烟气经上部 调节门由旁通烟囱排空； 当需要联合循环时，烟气从三通烟道经调节门 和过渡烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷 两级高压过热器，高压蒸发器，高压省煤器和 低压蒸发器，最后经出口烟道及主烟囱排空。
炉水的循环倍率
HP炉： HP循环流量/HP蒸汽流量＝870T/H/178T/H=5 LP炉： LP循环流量/LP蒸汽流量＝300T/H/30T/H=10
运行中，发现循泵流量低，分析： （1）汽包水位低，不能建立水循环： （2) 泵入口滤网堵塞，泵汽化：. （3）泵本身故障；
烟气阻力的影响




余热锅炉的分类——压力等级

按照蒸汽压力等级分类：

单压余热锅炉； 双压， 三压，多压余热锅炉；


余热锅炉的分类 —受热面布置形式

按照受热面布置形式分类：
卧式余热锅炉： 受热面管道垂直布置，烟气水平流动；

立式余热锅炉： 受热面管道水平布置，烟气垂直流动；

余热锅炉的分类——
循环方式
自然循环，
余热锅炉参数的选择A
强 制 循 环 余 热 锅 炉
强 制 循 环 简 图
强制循环（1）：

强制循环：
将汽包内部的水经过循环泵的动力升压送入蒸 发器吸热；

强制循环（2）：

特点：
管道水平布置，受热面岩高度布置；节省地面； 管径小，结构紧凑； 强制流动，循环倍率3～5；管径较小； 水容积小，升温升压，启动快，负荷调节范围 较大；适应调峰运行；冷态启动速度较快； 20～25min；
高压省煤器（3）及 低压省煤器管箱


设计： 蒸发器为顺流，其余受热面为逆 流。 分析： A.逆流投热效果好，需要管材好， 减少体积； B.顺流由于饱和状态，借助于自 然循环力量，减少循环泵动力量； C.若设计逆流，出现汽塞（汽化） 投热恶化。
低压蒸发器管箱
高压省煤器（2）管箱 高压省煤器（1）管箱及 低压过热器管箱
热端温差：


过热器进口烟温与过热器出口蒸汽温度 之间的温差； 降低该温差，可以得到较高的过热度； 同时增大了过热器的传热面积；30～60 范围内较为合适；
温 差 概 念
单压系统的温差分布
热端端差 窄点 接近点温差
炉水的循环倍率


该回路循环水量于产生蒸汽量的比值； 蒸发器循环倍率最好不低于5； 小于5容易出现汽水分层，汽塞，管道容易 过热损坏；
翅片管道
余热锅炉采用翅片管道的原因




要提高余热锅炉的效率,必须减少燃机排烟温度于锅 炉汽水温度之间的温度差; 势必增加余热锅炉的受热面积;同时又增加了烟气流 动阻力,; 为减少流动阻力损失,可以增大流通面积,降低流动速 度;但是低速的流动势必降低传热效率;; 从而增大传热面积;依次循环HRSG的面积将会增大 到无穷大; 采用螺旋翅片管既可以保证足够的传热面积,又可以 减少烟气阻力! :
自然循环锅炉汽水流程





给水由高压省煤器人口集箱进入省煤器管屏加热后流 入高压锅筒； 通过锅筒下部的集中下降管进入高压蒸发器管屏。吸 热后上升进入锅筒进行汽水分离。 分离后饱和水再进入集中下降管，而饱和蒸汽从锅筒 上部引至高压过热器，经过热管屏吸热后由出口集箱 引出锅炉。 在两级过热器之间布置喷水减温装置，从而可有效地 保证出日过热蒸汽温度。 低压蒸汽进入除氧器用于除氧。
强制循环; 直流锅炉； 复合循环锅炉；
余热锅炉的形式
按照循环方式分为: 自然循环和强制循环; 美国主要流行自然循环锅炉,主要制 造商有DELTAK; 欧洲主要流行强制循环锅炉,主要制 造商有比利时CMI,瑞典NEM;等等; 我国目前有能力制造燃气-蒸汽联合 循环余热锅炉的厂家有杭州锅炉厂, 上海锅炉厂,东方锅炉厂等等;主要以 强制循环锅炉为主;
名词解释



STAG = ST EAM A ND G AS ; 燃气－蒸汽 (属于GE 商标） CCPP= Combined Cycle Power Plant 联合循环电厂 PG9171E: PACAKGE ; GEN, NO:9; 171 HP；E:sier.
STAG 组合型式－1
STAG 组合型式－2
排烟温度与腐蚀强度关系
受热面传热：