【正文】 度高，強制循環(huán)泵在飽和水高溫條件下運行，但它的技術(shù)先進，占地少，多被新型大容量機組采用。 (l)單壓或多壓無再熱的蒸汽循環(huán) 燃氣輪機在額定功率下排氣溫度低于538℃的聯(lián)舍循環(huán)采用。 (2)多壓有再熱的蒸汽循環(huán) 當燃氣輪機在額定功率下排氣溫度大于538℃時，多采用多壓有再熱的蒸汽循環(huán)，其目的提高底部循環(huán)的熱效率和降低汽輪機末級葉片的蒸汽濕度。 (3)多壓比單壓HRSG可降低排煙溫度，余熱回收更多。 按HRSG補燃與不補燃分 (l)補燃HRSG燃機低負荷時，余熱量降低，為保證無再熱汽機低壓缸末級濕度不超出13%以防止侵蝕，保證安全與出力，在HRSG人口煙道上增設(shè)補燃器補加燃料，提高煙氣溫度與熱能，提高蒸汽溫度與流量。補燃HRSG的燃料新增加的電功是蒸汽循環(huán)發(fā)的電能，如汽機供電效率大于聯(lián)合循環(huán)效率則補燃可提高綜合供電效率。一般來說，補燃會使效率稍有降低但可保證汽機的可靠性和調(diào)節(jié)靈活性。(2)不補燃HRSG 在聯(lián)合循環(huán)(JGCC)擔任基本負荷、中間負荷或燃機排氣溫度535℃時不設(shè)補燃，一般供電效率較高。 HRSG的主要特性 HRSG與常規(guī)火電鍋爐有很大差別，其主要特點有： (l)主熱源 燃機排氣余熱為其主熱源，一般溫度為500—600℃的中溫且大流量(40～150t/h)。隨著燃機技術(shù)的日益發(fā)展，其排氣溫度越來越高，流量愈來愈大，不補燃時溫度為500～550℃，有補燃時達600～750℃。因此，要保持HRSG無輻射受熱面，僅有對流受熱面結(jié)構(gòu)簡單的型式。與常規(guī)普通鍋爐相比，其HRSG燃氣（因氣溫較低）與蒸汽的質(zhì)量比在4～10之間，而一般鍋爐在1～。而且排氣隨燃機負荷變化而變化。(2) HRSG的換熱過程 煉機排氣進入HRSG后不斷降溫成一條斜線下降，將顯熱傳給水：水逐步升溫，汽化和過熱成五條不同斜線上升，如（圖6）單壓無再熱HRSG的TQ圖所示。水在省煤器中升溫至接近飽和汽化溫度之差，稱接近點溫差△瓦（非沸騰省煤器）。為確保省煤器在任何工況下不汽化，△TsO，通?！鱐s為5～20℃。飽和汽溫與燃機排氣最小點稱節(jié)點溫差△Ts，節(jié)點溫差是設(shè)計HRSG的技術(shù)經(jīng)濟參數(shù)?！鱐p小、受熱面大、投資多、余熱回收多且效率高；反之，受熱面小、熱慣性小投資小、余熱回收少而效率低。所以，應經(jīng)技術(shù)分析而定。一般在8℃～20℃之間，隨燃料與鋼材比價而變化。 同時，燃機排氣的流速和溫度極不均勻，其大流量、高流速和高湍流度氣動熱力特性對傳熱是有利的，但也會引起一些其它問題：如煙道擋板和傳熱構(gòu)件的振動、燃氣偏流和傳熱不均、煙道及擋板等熱部件的磨損、熱變形等。 (3) HRSG受燃機排氣制約，是聯(lián)合循環(huán)的底部蒸汽發(fā)生器。對于高壓比低溫的燃氣輪機，其排氣溫度較低，與其相配的HRSG通常不產(chǎn)生蒸汽而是加熱給水（供熱），稱之為余熱熱水鍋爐。對于高溫低壓比的燃氣輪機，其排氣溫度較高(500 ℃)，大多數(shù)余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)和IGCC電站的HRSG主要用于生產(chǎn)蒸汽輪機的主蒸汽，由省煤器、蒸發(fā)器、過熱器、再熱器等部件組成。 HRSG（常規(guī)聯(lián)合循環(huán)）通常只利用燃機排氣余熱產(chǎn)汽，不再補加新燃料燃燒提高煙氣溫度與流量，這時稱它為不補燃HRSG。其上、下部循環(huán)是完全聯(lián)合的，熱效率較高。只有當下部循環(huán)為避免燃機功率變化和滿足新蒸汽參數(shù)要求以保證汽輪機安全發(fā)電等需要時，才采用補燃，此時稱它為補燃HRSG。 (4) HRSG設(shè)計成單壓、雙壓、多壓通常聯(lián)合循環(huán)中蒸汽循環(huán)（底部）型式主要取決于各熱源狀態(tài)參數(shù)。在設(shè)計時，多根據(jù)燃氣輪機排氣參數(shù)Tg4。；來選擇。如Tg4538℃，一般不用再熱循環(huán)方案，但可以是多壓的循環(huán)型式，以回收更多的余熱，當538 ℃ Tg4590℃時，多采用超高壓蒸汽參數(shù)的雙壓再熱循環(huán)方案來提高蒸汽循環(huán)熱效率，Tg4 590℃時則更多采用超高壓超臨界參數(shù)的多壓再熱循環(huán)方案，進一步提高蒸汽循環(huán)熱效率。 (5) HRSG過熱蒸汽濕度 一般應比燃機排汽溫度Tg4低，其端差△Tg4=30～50℃，即過熱汽溫一般不大于540℃（即538℃）。 (6)當新汽溫度一定時，蒸汽壓力的提高，朗肯循環(huán)效率提高，對汽輪機而言，因通流部分漏損和終濕度增大，內(nèi)效率則降低，由于受到節(jié)點溫差△Tp限制，壓力越高，排煙溫度越高則余熱鍋爐效率越低，所以應優(yōu)化配置。同時，由于初壓提高，機、爐等金屬耗量增加導致投資增加。一般單壓無再熱余熱鍋爐初壓不宜過高，多采用中壓至次高壓(～6. OMPa)。多壓HRSG的初壓可高達亞臨界，～。 (7) HRSG設(shè)計成滑壓運行 為了充分利用燃氣輪機頂部循環(huán)的排氣余熱和使汽輪機后幾級蒸汽濕度不至太高，并盡量增加HRSG的產(chǎn)汽量，提高汽輪機在部分負荷時的效率，一般設(shè)計成滑壓運行方式，即HRSG出口蒸汽參數(shù)將隨燃機負荷變化而變化。這是因為蒸汽初溫隨燃機排氣溫度降低而降低，導致汽輪機末級蒸汽濕度增加，侵蝕末級葉片，如滑壓運行，初壓隨初溫一起降低，有助于提高汽機排汽干度，提高安全經(jīng)濟。 (8)聯(lián)合循環(huán)底部蒸汽輪機，為了充分利用燃機排氣余熱，一般不采用從汽輪機中抽汽回熱給水，不謾給水回熱加熱器，其凝結(jié)水的預熱和除氧多在HRSG的給水加熱系統(tǒng)（省煤器和低壓蒸發(fā)器產(chǎn)汽加熱除氧）中完成。 (9) IGCC蒸汽系統(tǒng)為多熱源 除了燃氣輪機排氣為主熱源外，有時還有煤氣爐夾套副產(chǎn)汽，煤氣凈化冷卻時的顯熱和潛熱，以及空分系統(tǒng)壓縮空氣冷卻排熱等。 (10) IGCC蒸汽系統(tǒng)的流程，參數(shù)優(yōu)化與各熱源參數(shù)（特別是燃機的排氣參數(shù)），聯(lián)合循環(huán)的汽水系統(tǒng)及蒸汽輪機參數(shù)等密切相關(guān)，與水、水蒸氣和熱源工質(zhì)、參數(shù)，傳熱、傳質(zhì)和煤氣發(fā)生副產(chǎn)汽，熱煤氣廢鍋產(chǎn)汽的蒸汽匯合點匹配優(yōu)化和其它余熱回收系統(tǒng)等綜合優(yōu)化，才能達到經(jīng)濟目的，因而比常規(guī)聯(lián)合循環(huán)蒸汽系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化要復雜得多。 (11)變工況時HRSG的燃氣和蒸汽兩側(cè)熱力變化不協(xié)調(diào) 燃氣側(cè)隨燃機負荷變化速度快，其進入HRSG的排氣溫度和流量經(jīng)常發(fā)生很大的變化而導致HRSG新汽參數(shù)和汽量產(chǎn)生變化。而汽輪機要求蒸汽參數(shù)相對穩(wěn)定，即使在滑壓運行時變動量也不能很大而有一定制約，如汽機末級濕度的限制和非沸省煤器不產(chǎn)生汽化等。同時，燃機體積小、重量輕、熱慣性比較小，而HRSG和汽輪機則相反，熱慣性相對大得多。IGCC蒸汽系統(tǒng)的汽輪機在整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)中對汽輪機的要求可歸結(jié)為：經(jīng)濟性、可靠性、運行靈活性、模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計等。IGCC汽輪機與常規(guī)火力發(fā)電的汽輪機原理相同，構(gòu)造也基本相同，但由于其與IGCC中其它主要設(shè)備——煤氣化爐、空分、凈化系統(tǒng)、燃氣輪機、余熱鍋爐等裝置系統(tǒng)——存在多種工質(zhì)和熱量的交換，因此其熱力循環(huán)特性、熱力參數(shù)、結(jié)構(gòu)、變負荷特性有著自己的特點，與一般常規(guī)電廠中的汽輪機有一定的差別，與常規(guī)聯(lián)合循環(huán)中的汽輪機也有差別。 (1)一般不從汽輪機中抽取蒸汽去加熟給水，因而在IGCC中由汽輪機的低壓缸排向凝汽器的蒸汽流量要比常規(guī)汽輪機多。通常，在常規(guī)汽輪機中排向凝汽器的蒸汽流量只有主蒸汽流量的60%70%左吉；而在ICCC或聯(lián)合循環(huán)的雙壓或三壓式蒸汽循環(huán)中，排向凝汽器的蒸汽流量可能比主蒸汽流量大30%左右。這要求汽輪機低壓缸有較大的通流能力和較長的末級葉片，凝汽器也要有較大的冷卻能力。 (2)在ICCC或聯(lián)合循環(huán)的汽輪機系統(tǒng)中可不設(shè)置加熱給水的蒸汽加熱器，這是為了在余熱鍋爐中充分利用燃氣輪機排氣的熱能。余熱鍋爐的排氣溫度越低，燃氣熱能的利用程度就越高。目前在ICCC或燒天然氣的聯(lián)合循環(huán)中，余熱鍋爐排氣的最低溫度約80900℃，這與凝汽器中凝結(jié)水的溫度相差不太大，因此無需專門設(shè)置蒸汽給水加熱器來預熱凝結(jié)水。對給水進行除氧的功能可在余熱鍋爐的給水加熱系統(tǒng)中完成，也可在凝汽器中完成。汽輪機可以安裝在比較低的基礎(chǔ)上，避免采用較高的廠房結(jié)構(gòu)。 (3)為提高ICCC的能量轉(zhuǎn)換效率，汽輪機及余熱鍋爐經(jīng)歷了從單壓、雙壓至三壓，從無再熱至再熱的發(fā)展過程。同時，在氣化系統(tǒng)及凈化系統(tǒng)中蒸汽的熱能視其品位不同，直接或通過余熱鍋爐在不同位置引入汽輪機。即汽輪機為有再熱或無再熱、多壓補汽式汽輪機。這進一步增加了排向凝汽器的蒸汽沆量，也增加了汽輪機與其它主要設(shè)備如余熱鍋爐、氣化爐、煤氣冷卻系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)等的耦合關(guān)系。 (4)對同樣型號的燃氣輪機，在IGCC中汽輪機的功率要比燃燒天然氣或液體燃料的常規(guī)聯(lián)合循環(huán)大。通常，在常規(guī)聯(lián)合循環(huán)中燃氣輪機功率與汽輪機功率的比值約為2:1；但在IGCC中由于氣化和凈化系統(tǒng)中利用煤氣顯熱而附加產(chǎn)生的蒸汽可供汽輪機作功，以及燃燒發(fā)熱量較低的合成煤氣，及氮氣回注等因素，流經(jīng)余熱鍋爐的燃氣流量（與空分裝置的整體化程度有關(guān)）增多，可以產(chǎn)生更多的蒸汽，根據(jù)國外現(xiàn)有IGCC示范電站的技術(shù)規(guī)范這個比值約為()：1 (5)汽輪機必須具有快速啟停的性能，尤其是當采用汽輪機、燃氣輪機、發(fā)電機單軸布置時，更是如此。這對汽輪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出一些特殊要求。 (6)ICCC機組在正常運行時燃用合成煤氣，而在啟動時需要燃用天然氣或液體燃料。由于兩種燃料的組成、熱值等有較大差異，在燃氣輪機燃料切換前后，余熱鍋爐及汽輪機的熱力參數(shù)會有所變動。這對余熱鍋爐、汽輪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了一些特殊要求。 (7)汽輪機采用滑壓運行或滑壓—定壓復合運行方式。通常，當汽輪機的功率由100%降到（40%30%）前，汔輪機主蒸汽壓力線性下降，此后，將維持主蒸汽壓力恒定不變。采用滑壓運行方式時，余熱鍋爐在較低的壓力下可以多產(chǎn)生一些主蒸汽，因此汽輪機可以多發(fā)出一些功率。采用滑壓運行的另一個原因是為了在部分負荷時，能夠使汽輪機的排汽濕度基本不變，蒸汽的濕度不至于過大。在滑壓運行條件下，汽輪機不必裝設(shè)部分進汽的調(diào)節(jié)閥和相應調(diào)節(jié)級，這提高了汽輪機在部分負荷時的效率，也降低了汽輪機高壓缸人口部分在部分負荷時的熱應力。 總之，ICCC中汽輪機的設(shè)計、結(jié)構(gòu)、參數(shù)等必須滿足和適應ICCC高效、可靠、靈活的要求。 ICCC汽輪機的主要熱力參數(shù)在ICCC中必須合理地選擇汽輪機的循環(huán)類型及主要熱力參數(shù)，盡量充分地利用燃氣輪機的排氣余熱及氣化系統(tǒng)產(chǎn)生蒸汽的熱能，以提高聯(lián)合循環(huán)效率。ICCC或聯(lián)合循環(huán)中可采用無再熱單壓蒸汽循環(huán)、無再熱雙壓蒸汽循環(huán)、再熱雙壓蒸汽循環(huán)、無再熱三壓蒸汽循環(huán)、再熱三壓蒸汽循環(huán)等不同的循環(huán)類型。，六種汽輪機熱力循環(huán)的聯(lián)合循環(huán)效率的數(shù)據(jù)。表2為CE公司STAC聯(lián)合循環(huán)出力和效率隨不同蒸汽循環(huán)變化的對比。表3為原ALSTOM公司VECA109F聯(lián)合循環(huán)不同蒸汽循環(huán)類型的性能參數(shù)。由表1至表3中數(shù)據(jù)可知，合理選擇蒸汽循環(huán)過程是重要的。 在改變蒸汽的循環(huán)類型時，汽輪機的循環(huán)效率也在發(fā)生著變化，從而影響聯(lián)合循環(huán)的效率。事實上，由單壓蒸汽循環(huán)向雙壓和三壓蒸汽循環(huán)發(fā)展時，余熱鍋爐的排氣溫度會進一步降低，即能夠提高余熱鍋爐的效率，這同時有增加聯(lián)合循環(huán)效率的作用。 在改善蒸汽循環(huán)類型的同時、汽輪機主要熱力參數(shù)的選擇是另一個重要的問題。這里要注意，由于在余熱鍋爐中給蒸汽提供的熱能是巳定的，蒸汽過程的效率總是正比于汽輪機的出力。也就是說在燃氣輪機確定后，如何使蒸汽部分出力及效率達到最高值是ICCC或聯(lián)合循環(huán)機組設(shè)計的關(guān)鍵，這一點直接體現(xiàn)在汽輪機參數(shù)的確定中。 多壓聯(lián)合循環(huán)機組和單壓聯(lián)合循環(huán)機組的最佳新蒸汽參數(shù)是不同的，這是因為多壓系統(tǒng)中的低壓蒸汽系統(tǒng)可以回收高壓部分設(shè)有利用的熱能。選擇高壓和低壓新蒸汽壓力時應考慮兩個方面：(1)高壓蒸汽壓力必須相對較高，以使余熱利用的效率較高；(2)低壓蒸汽壓力應較低，以使余熱利用的程度較高。 在其它參數(shù)保持不變時，蒸汽循環(huán)效率（或出力）隨高壓新蒸汽壓力的變化及其隨低壓蒸汽壓力的變化的趨勢說明，高壓和低壓蒸發(fā)器具有相反的功能。前者為了產(chǎn)生高品位的蒸汽，而后者則是要盡可能完全地利用殘余的余熱，這必須在蒸發(fā)壓力相當?shù)蜁r才能完成。但低壓蒸汽的壓力也不可低得太低，原因為：(1)汽輪機可利用的焓降太小；(2)蒸汽的容積流量很大，相應管道截面過大。 多壓循環(huán)系統(tǒng)與單壓循環(huán)系統(tǒng)一樣，新蒸汽溫度也應盡可能地高，但不要太接近燃氣輪機的排氣溫度。 在低壓蒸發(fā)器中，較高的過熱度可少許提高效率，但完全不用過熱器有利于減少蒸發(fā)器與汽輪機之間的壓差．即沒有過熱的影響可以被補償。在選擇汽輪機低壓補汽的蒸汽溫度時，來自汽輪機外部的蒸汽溫度與汽輪機內(nèi)主流蒸汽混合點的溫度必須予以考慮。較高的補汽溫度可以起到類似“再熱”的作用，減少由于汽輪機低壓缸內(nèi)濕度過大引起的濕汽損失和對葉片的水蝕；但若該溫差過大，則會對汽輪機帶來附加的熱應力。美國CE公司生產(chǎn)的燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)中蒸汽參數(shù)的選擇如表4和表5所示。Siemens公司建議的燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)中蒸汽參數(shù)的規(guī)范見表6。 GE公司的燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)一般是根據(jù)燃氣輪機的排氣溫度來選擇蒸汽循環(huán)系統(tǒng)的。當排氣溫度低于538℃時，不宜采用再熱循環(huán)方案，但它們可以是單壓的、雙壓的或三壓的循環(huán)系統(tǒng)。較先進的燃氣輪機的排氣溫度已增高到593℃，就應考慮采用再熱三壓蒸汽循環(huán)方案。然而，再熱多壓方案機組的造價較貴，還要對燃料價格、負荷因素等進行綜合技術(shù)經(jīng)濟分析后予以選擇。 由表5可知，在再熱三壓蒸汽循環(huán)系統(tǒng)中，中壓蒸汽的壓力與再熱蒸汽的壓力為相同，這股蒸汽混合后，進入再熱器內(nèi)再熱到設(shè)定的溫度，然后進到汽輪機的中壓缸中去膨脹做功。從表4至表6中可以發(fā)現(xiàn)，在聯(lián)合循環(huán)中汽輪機的主蒸汽壓力一般不是很高，通常介于高壓或次高壓的范圍內(nèi)。這是由于在考慮選擇主蒸汽壓力時，需要綜合考慮以下諸方面的影響：(l)對汽輪機效率的影響；(2)對余熱鍋爐余熱利用率的影響；(3)對汽輪機做功量的影響（通過主蒸汽流量和補汽蒸汽流量的影響來體現(xiàn)）；(4)對汽輪機排汽濕度的影響；(5)對整個聯(lián)臺循環(huán)性能的影響。結(jié)束語 (1) IGCC的水蒸氣熱力系統(tǒng)與氣化爐工藝，粗煤氣凈化工藝、空分工藝、燃機與汽機熱力系統(tǒng)的整體化程度密切相關(guān)，但設(shè)計運行追求的目標是HRSG余熱回收率最高，即余熱鍋爐熱效率?HR最高，蒸汽輪機部分（底部循環(huán)）供電效率?ST最高，即?HR．?ST最大為佳。 (2) HRSG節(jié)點溫差△Tp，是設(shè)計的主要參數(shù)之一，目前典型IGCC的HRSG的節(jié)