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冷热电三联供---------热
赵强 2011031383 热动112
摘要——燃气冷热电三联供，是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机等燃气发电设备运行，产生的电力满足用户的电力需求，系统排出的废热通过余热锅炉或者余热直燃机等余热回收利用设备向用户供热、供冷。经过能源的梯级利用使能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%左右，节省了大量一次能源。
其中涉及到的设备有余热锅炉，燃气锅炉等，主要介绍余热锅炉
引言——余热锅炉是锅炉的一种，它主要是利用燃气轮机排气的余产生蒸汽。
在燃气轮机内做功后排出的燃气，仍具有比较高的温度，一般在540℃左右，利用这部分气体的热能，可以提高整个装置的热效率。通常是利用此热量加热水，使水变成蒸汽。蒸汽可以用来推动蒸汽轮机一发电机，也可用于生产过程的加热或供生活取暖用。
利用燃气轮机排气的热量来产汽的设备，称为“热回收蒸汽发生器”，表明回收了排气的热量。我国习惯上称为“余热锅炉，并把燃气轮机的排气简称为“烟气”。“余热锅炉”通常是没有燃烧器的，如果需要高压高温的蒸汽，可以在“余热锅炉”内装一个附加燃烧器。通过燃料的燃烧使整个烟气温度升高，能够产生高参数的蒸汽。
例如某余热锅炉不装燃烧器时，入口烟气温度为500℃，装设附加燃烧器后，可使入口烟气温度达到756℃。蒸汽的压力可以从4MPa升到10MPa，蒸汽的温度可以从450℃升到510℃，蒸汽可以供高温高压汽轮机用，从而增加了电功率输出。按余热锅炉烟气侧热源分类
1．无补燃的余热锅炉
这种余热锅炉单纯回收燃气轮机排气的热量，产生一定压力和温度的蒸汽。2．有补燃的余热锅炉
由于燃气轮机排气中含有14％～18％的氧，可在余热锅炉的恰当位置安装补燃燃烧器，充天然气和燃油等燃料进行燃烧，提高烟气温度，还可保持蒸汽参数和负荷稳定，以相应提高蒸汽参数和产量，改善联合循环的变工况特性。
一般来说，采用无补燃的余热锅炉的联合循环效率相对较高。目前，大型联合循环大多采用无补燃的余热锅炉。
按余热锅炉产生的蒸汽的压力等级分类
目前余热锅炉采用有单压、双压、双压再热、三压、三压再热等五大类的汽水系统。1．单压级余热锅炉
余热锅炉只生产一种压力的蒸汽供给汽轮机。2．双压或多压级余热锅炉
余热锅炉能生产两种不同压力或多种不同压力的蒸汽供给汽轮机 按受热面布置方式分类
1．卧式布置余热锅炉
2．立式布置余热锅炉
锅炉热量转换的过程
在发电锅炉的热量传递过程中，前面所述的导热、对流、辐射三种传热方式同时存在，只是在锅炉不同的部位，以一种传递方式为主。
例如：锅炉炉膛水冷壁的传热是以辐射为主，尾部省煤器、空气预热器是以对流传热为主，而炉膛出口的过热器受热面，有以辐射传热为主的辐射过热器，也有以对流传热为主的对流过热器。
余热锅炉组成及工作过程
通常余热锅炉由省煤器、蒸发器、过热器以及联箱和汽包等换热管组和容器等组成，在有再热器的蒸汽循环中，可以加设再热器。
在省煤器中锅炉的给水完成预热的任务，使给水温度升高到接近饱和温度的水平；在蒸发器中给水相变成为饱和蒸汽；在过热器中饱和蒸汽被加热升温成为过热蒸汽；在再热器中再热蒸汽被加热升温到所设定的再热温度。
余热锅炉与普通锅炉的区别
余热锅炉主要是利用燃气轮机排气作为热源，因此不需要燃烧系统
(除非有补燃要求)。
余热锅炉不用风机(通风来自于燃气轮机的排气)。余热锅炉可在多压状态下产生蒸汽提高了热回收效率。对流热交换而不是辐射热交换。余热锅炉不采用膜式水冷壁结构。余热锅炉采用翅片管提高传热效率。
余热锅炉布置图
从燃气轮机出来的高温烟气有两路出口，一路进入余热锅炉，从主烟囱排入大气，另一路进入旁路烟囱排入大气。每路烟道上都装有挡板，共有三个挡板，主烟道上的挡板称“主挡板”，旁路烟道上的档板称“旁路档板”，主烟囱处的档板称“烟囱挡板”，各挡板是配合使用的。燃气轮机工作而余热锅炉不工作，要开启旁路挡板，关闭主挡板。燃气轮机与余热锅炉同时工作，要关闭旁路挡板，开启主挡板。另一方面为调节余热锅炉的产汽量，主挡板和旁路挡板可以部份开启或部份关闭。
余热锅炉工作时，应该开启烟囱挡板。当余热锅炉短时间停炉，可以关闭烟囱挡板，以防止余热锅炉内的热量损失。因为余热锅炉内温度比较高，周围冷空气可以进入余热锅炉，形成自然对流将热量带走，关闭烟囱挡板就能防止外界气流进入余热锅炉，以保存热量，准备随时起动余热锅炉。如果余热锅炉要停炉检修，希望冷却速度快些，可以开启烟囱挡板。过热器
过热器的作用是将蒸汽从饱和温度加热到一定的过热温度。
它位于温度最高的烟气区，而管内工质为蒸汽，受热面的冷却条件较差，从而在余热锅炉各部件中最高的金属管壁温度 省煤器
省煤器的作用是利用尾部低温烟气的热量来加热余热锅炉给水，从而降低排气温度，提高余热锅炉以及联合循环的效率，节约燃料消耗量。
常规锅炉的省煤器分为沸腾式和非沸腾式两种，前者允许产生蒸汽而后者不允许产生蒸汽。
通常不希望联合循环中的余热锅炉在省煤器中产生蒸汽，因为蒸汽可能导致水击或局部过热，在机组刚起动以及低负荷时，省煤器管内工质流动速度很低，此时较容易产生蒸汽。采用省煤器再循环壁可以增加省煤器中水的质量流量，从而解决这个问题。另外可以布置烟气旁路系统，在部分负荷时将部分省煤器退出运行，这样也可以增加省煤器的工质流速。蒸发器
在蒸发器内，水吸热产生蒸汽。
通常情况下只有部分水变成蒸汽，所以管内流动的是汽水混合物。汽水混合物在蒸发器中向上流动，进入对应压力的汽包。
汽包
自然循环和强制循环的余热锅炉中，汽包是必不可少的重要部件。
汽包除了汇集省煤器给水和汇集从省煤器来的汽、水混合物外，还要提供合格的饱和蒸汽进入过热器或供给用户。
汽包内装有汽水分离设备，来自蒸发器的汽水混合物进行分离。
是很大的储水容器，从而具有较大的水容量和较多热惯性，对负荷变化不敏感。
汽包通常不受热，因为在接近饱和温度下运行时抗拉和屈服强度是关键的。减温器
减温器通常位于过热器或再热器出口管组的进口处，比如一、二级过热器之间。
减温水一般来自锅炉给水泵，为了能够正常的工作，它的压力要比蒸汽压力高2.76Mpa左右。
减温水通过喷口雾化后喷入湍流强烈的蒸汽中，蒸汽的速度和雾化的水滴尺寸是确定减温效果的两个最重要因素。
一个好的过热器或再热器设计，在额定负荷稳定运行时需要很少的喷水量。
余热锅炉主要特性参数
1.热端温差
热端温差是指换热过程中过热器入口烟气与过热器出口过热蒸汽之间的温差。
降低热端温差，可以得到较高的过热度，从而提高过热蒸汽品质。但降低热端温差，同时也会使过热器的对数平均温差降低，也就是增大了过热器的传热面积，加大了金属耗量。大量计算表明，当热端温差选择在30～60℃范围内，是比较合适的。
2．节点温差
节点温差也叫窄点温差，是换热过程中蒸发器出口烟气与被加热的饱和水汽之间的最小温差。
当节点温差减小时，余热锅炉的排气温度会下降，烟气余热回收量会增大，蒸汽产量和汽轮机输出功都随之增加，即对应着高的余热锅炉热效率，但平均传热温差也随之减小，这必将增大余热锅炉的换热面积。显然，是不允许等于零的，否则，余热锅炉的换热面积将为无穷大，这是不现实的。
此外，随着余热锅炉换热面积的增大，燃气侧的流阻损失也将增大，有可能使燃气轮机的功率有所减小，导致联合循环的热效率有下降的趋势。
3．接近点温差
接近点温差是指余热锅炉省煤器出口压力下饱和水温度和出口水温之间的温差 总结
冷热电三联供系统合理利用余热锅炉，燃气锅炉等，经过能源的梯级利用使能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%左右，节省了大量一次能源，提高了能源的综合利用功效。由于三联供在能源转换效率方面所具有的突出优势，使得其在世界各国的能源领域大都具有显著地位。参考文献及应用
燃气空调技术及应用，戴永庆主编 燃气空调，周邦宁主编
温州燃机电厂余热锅炉设计特点，余热锅炉 屠进主编
