燃机余热锅炉基本原理
余热锅炉(分类、原理、特点、工作过程)
余热锅炉是利用工业企业炉窑及其它余热热源设备产生的余热而生产蒸汽或热水的一种供热设备。
由于“余热”种类的多样性从而使余热锅炉的结构形式各式各样，不尽相同。
余热锅炉的分类余热是在工业生产中未被充分利用就排放掉的热量，它属于二次能源，是一次能源和可燃物料转换后的产物。
1按余热的性质可分为以下几大类：1.高温烟气余热：它是常见的一种形式，其特点是产量大、产点集中，连续性强，便于回收和利用，其带走热量占总热量的40~50%，该余热锅炉回收热量，可用于生产或生活用热及发电。
2.3.4.高温炉渣余热：如高炉炉渣、转炉炉渣、电炉炉渣等，该炉渣温度在1000℃以上，它带走的热量占总热量的20%。
5.6.7.高温产品余热：如焦炉焦碳、钢锭钢坯、高温锻件等，它一般温度.很高，含有大量余热。
8.9.10.可燃废气、废液的余热：如高炉煤气、炼油厂的催化裂化再生废气、造纸厂的黑液等，它们都可以被利用。
11.12.13.化学反应余热：如冶金、硫酸、磷酸、化肥、化纤、油漆等工业部门，都产生大量的化学反应余热。
14.15.16.冷却介质余热：如工业炉窑的水套等冷却装置排出的大量冷却水，各种汽化冷却装置产出的蒸汽都含有大量的余热，它们都可以被合理利用。
17.18.19.冷凝水余热：各工业部门生产过程用汽在工业过程后冷凝减小时所具有的物理显热。
20.2由于余热是与其它生产设备及工艺密切相关，故余热利用又具有以下特点：1.热负荷不稳定，主要有工艺生产过程所决定。
2.3.4.烟尘的成分、浓度、粒度差别比较大。
从而使锅炉的受热面布置受影响，必须考虑防磨、堵灰及除尘。
5.6.7.烟气成分的多样性，使有的烟气具有腐蚀性。
如烟气中的SO2、烟尘或炉渣中的各种金属和非金属元素等都可能对余热设备产生低温或高温腐蚀和积灰。
8.9.10.受安装物所固有条件的限制。
如有的对锅炉进、出烟口标高的限制；有的对锅炉排烟温度的限制，使其满足生产工艺的要求。
11.12.3由于余热烟气性质的不同，故使余热锅炉的种类、结构形式各不相同。
9F燃机余热锅炉烟气中黄烟生成原理分析及控制策略
9F燃机余热锅炉烟气中黄烟生成原理分析及控制策略燃机余热锅炉是指利用燃机燃烧产生的高温烟气中的余热，通过烟气对水的换热，产生蒸汽或热水的锅炉设备。
在燃机余热锅炉的运行中，常常会出现烟气中生成的黄烟，下面将对该现象的生成原理进行分析，并提出相应的控制策略，以减少黄烟的生成。
黄烟的生成原理分析：1.烟尘物质：燃机的燃烧过程中，气体中含有一些烟尘物质，例如硫化物、颗粒物等。
这些物质在燃烧过程中会与氧气发生反应，生成一些含硫化合物和其他有机物，同时会生成一定量的烟尘。
2.温度和压力：燃机余热锅炉烟气的温度和压力都比较高，这样就会使得烟气中的烟尘物质分解和氧化的速率增加，从而产生更多的黄烟。
3.燃烧条件：燃机的燃烧条件也会对黄烟的生成起到影响。
如果燃烧不充分，燃烧过程中产生的烟尘物质会更多，因此烟气中的黄烟也会更多。
黄烟的控制策略：1.优化燃烧过程：通过调节燃机的燃烧参数，例如燃料的供应量、进气温度和流速等，可以实现燃烧过程的优化，从而减少烟尘物质的形成。
同时，也可以采用燃烧增效设备，如喷汽增湿器等，提高燃烧温度，使得燃烧更充分。
2.减少烟尘物质排放：安装合适的过滤装置，如除尘器等，可以有效地减少烟尘物质的排放，从而减少黄烟的生成。
3.降低烟气温度：通过采用适当的换热方式和设备，如烟气余热锅炉、换热器等，可以将烟气的温度降低到一定程度，减少黄烟的生成。
同时，在余热锅炉中，合理地控制水的进出口温度，也可以降低烟气的温度，从而减少黄烟的生成。
4.快速烟气净化：在烟气经过换热器之前，设置一段快速烟气净化的装置，如静电除尘器、湿式电除尘器等，可以迅速地减少烟气中的烟尘物质，减少黄烟的生成。
5.定期维护和清洁：定期对余热锅炉进行维护和清洁，清除燃烧器坑、烟道等部位的沉积物和污垢，保持燃烧设备的正常运行状态，减少黄烟的生成。
综上所述，通过优化燃烧过程、减少烟尘物质排放、降低烟气温度、快速烟气净化和定期维护和清洁等控制策略，可以有效地减少燃机余热锅炉烟气中黄烟的生成。
余热锅炉原理
余热锅炉原理
余热锅炉是一种利用工业生产过程中产生的废热来产生蒸汽或热水的设备。
它利用了工业生产中的烟气、废水、废热等能源，将其通过余热回收技术转化为可利用的热能。
余热锅炉的工作原理基本分为两个步骤：回收热能和产生蒸汽或热水。
首先，余热回收。
在工业生产过程中，产生烟气和废水等废弃物具有一定的热量。
余热锅炉通过烟道或烟气热交换器将烟气中的热量吸收，并将其传递给锅炉的工作介质（通常为水）。
通过这样的热交换过程，废弃物中的热能得以回收利用，从而达到节能的目的。
其次，热能转化。
回收到的热能传递给锅炉的工作介质后，通过加热使其升温达到沸腾点，从而产生蒸汽或热水。
这些蒸汽或热水可以用于工业生产中的多个环节，如加热、蒸馏、暖气等。
通过这样的方式，不仅能够节约能源，减少能源消耗，还可以提高生产过程中的能源利用效率。
余热锅炉的应用范围广泛，尤其适用于高热能消耗的工业领域。
例如，钢铁、化工、造纸、电力等行业都可以采用余热锅炉来回收废弃物中的热能，实现能源的再利用。
总的来说，余热锅炉通过回收废热，将其转化为可利用的热能，达到节能和资源循环利用的目的。
它在工业生产中发挥了重要
的作用，对于提高能源利用效率和减少环境污染具有积极的意义。
余热锅炉基本原理
余热锅炉基本原理余热锅炉是一种能够利用工业生产过程中产生的余热来生成蒸汽或加热水的装置。
它能够将废热转化为有用的能量，实现了能源的再利用，具有节能环保的特点。
下面将详细介绍余热锅炉的基本原理。
余热锅炉的基本原理是利用烟气中的余热来加热水，将水转化为蒸汽或加热水。
当燃烧燃料时，会产生大量的热量，其中大部分以烟气的形式排出锅炉。
而余热锅炉通过回收这些烟气中的余热，来加热水。
余热锅炉的工作流程分为三个阶段：燃料燃烧阶段、余热利用和水循环循环阶段。
在燃料燃烧阶段，燃料在锅炉内燃烧产生大量的热量。
燃料可以是煤炭、天然气、石油等，其燃烧产生的热量会使锅炉内的水加热，水逐渐转化为蒸汽。
在余热利用阶段，燃烧产生的烟气在烟气管道中流过，烟气中含有大量的余热。
余热锅炉通过在烟气管道中设置烟气换热器来回收这些余热。
烟气换热器是一个与烟气流动方向垂直的管道，烟气穿过管道时与管道之间的水进行换热，将余热传递给水。
在水循环阶段，经过烟气换热器后的水变为加热水或蒸汽。
蒸汽可以用于工业生产过程中的加热、动力产生或发电，而加热水可以用于加热工艺液、供暖等。
经过能量转化后的水最终会通过水循环系统被重新供给锅炉，循环利用于下一轮的加热过程。
余热锅炉的主要作用是将工业生产中产生的废热转化为有用的热能，减少了能源的浪费，提高了能源的利用率。
它不仅能够降低企业的能源成本，还能减少对环境的污染，实现了节能减排的目标。
与传统锅炉相比，余热锅炉具有以下优点：1.能源利用率高：余热锅炉可以充分利用烟气中的余热，使得能源的利用效率提高了20%以上。
2.节能环保：通过余热回收，不仅减少了能源的消耗，还减少了环境中的废气排放，实现了能源的节约和环境保护。
3.经济效益好：通过减少能源的消耗，余热锅炉能够降低企业的能源成本，提高企业的竞争力。
4.适应性强：余热锅炉可以适应各种不同的工业生产过程和燃料类型。
5.操作简便：余热锅炉的操作和维护相对简单，不需要专门的人员进行维护。
余热锅炉基本基本知识
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。
附图 1 强制循环余热锅炉附图 2 自然循环余热锅炉燃机余热锅炉按照是否补燃分为补燃型余热锅炉和非补燃型余热锅炉，除非是用于热电联产或其它特殊工艺要求，一般应选用非补燃型余热锅炉，因为补燃会降低余热锅炉的效率。
一般补燃采用烟道式燃烧器，布置在进口烟道中，仅利用燃机排气中的氧气而不掺入补燃空气，补燃后烟气温度控制在 750℃以下。
烟道式补燃燃烧器的布置位置见附图 3，其结构见附图 4。
附图 3 补燃位置附图 4 烟道式补燃燃烧器结构燃机余热锅炉按产生的蒸汽的压力等级数分为单压、双压、三压等，一般每个压力等级由相应的过热器、蒸发器和省煤器组成（中、低压系统有时不布置过热器或省煤器）；燃机余热锅炉还可以按是否自身除氧分为带整体式除氧器和不带整体式除氧器余热锅炉，按是否再热分为再热和非再热余热锅炉。
燃机发电厂余热锅炉汽水系统
05
余热锅炉汽水系统优化 建议
提高汽水系统的热效率
01
02
03
优化汽水系统设计
通过改进汽水系统设计， 减少热量损失和能量损失， 提高热效率。
强化换热器性能
采用高效、紧凑的换热器， 提高换热效率，降低热量 损失。
优化余热回收
通过改进余热回收技术， 提高余热利用率，从而提 高汽水系统的热效率。
降低汽水系统的流动阻力
热效率
余热锅炉汽水系统的热效率是衡量系 统性能的重要指标，它反映了系统对 燃机余热的回收利用程度。热效率越 高，说明系统对余热的利用率越高， 能源利用越充分。
影响因素
热效率受到多种因素的影响，如燃机 排烟温度、余热锅炉设计、蒸汽参数 等。通过对这些因素的优化和控制， 可以提高系统的热效率。
汽水系统的流动阻力分析
汽水系统的稳定运行。
案例三
设计特点
01
采用先进的模块化设计，易于安装和拆卸，提高系统的可维护
性。
应用场景
02
适用于各种类型的燃机发电厂，尤其适用于资源条件差、环境
温度变化大的地区。
应用效果
03
新型余热锅炉汽水系统在应用中表现出良好的性能，提高了燃
机发电厂的能源利用率和经济效益。
谢谢观看
汽水系统的维护与保养
汽水系统的维护与保养是指为保证系统正常运行而进行的日常检查、保养和维修 工作。
维护保养内容：定期检查系统的管道、阀门、仪表等部件是否正常；定期清洗和 保养凝汽器、除氧器等设备；定期对锅炉进行排污和除垢；对发现的问题及时进 行维修和处理。
04
余热锅炉汽水系统性能 分析
汽水系统的热效率分析
改造效果
系统效率提高20%，能源 消耗降低15%，有效提升 了燃机发电厂的整体经济 效益。
余热锅炉的原理介绍及其类型
余热锅炉的原理介绍及其类型
余热锅炉的原理介绍及其类型如下：
原理介绍：
1. 余热锅炉是发生器、热交换器、冷凝器、蒸发器等设备的组合，主要工作原理是高温物料在余热锅炉中吸收热量，将物料状态由气态（或接近气态）转变，同时余热锅炉出口的蒸汽或热水被回收并进入汽包进行汽水分离，再循环使用。
2. 余热锅炉内的换热器有两个功能：一是对烟气进行冷却，将余热锅炉能够回收的热量传递给冷却剂；二是实现给水逐步加热、汽化的过程，在换热过程中起到扩容的作用。
类型：
1. 自然循环余热锅炉，这类锅炉依靠锅水密度差来形成循环。
2. 强制循环余热锅炉，这类锅炉以水泵为动力，形成锅水循环流动。
3. 光管式余热锅炉，其显著特点为受热面为光管，简单可靠，经济性好。
4. 翅片式余热锅炉，其显著特点为受热面管子外侧面有翅片，增大传热面积，增强传热效果。
5. 膜式余热锅炉，它由波纹板组成锅筒，烟气和工质流动方向垂直，具有结构紧凑、占地面积小和运行可靠等优点。
以上就是余热锅炉的基本原理和主要类型。
余热锅炉在工业生产和节能减排中发挥着重要作用。
燃气轮机余热锅炉情况简介
燃气轮机余热锅炉情况简介杭州锅炉厂1．概述燃气一蒸汽联合循环发电是当今世界上发展极为迅速的一种高效、低污染发电技术，它己成为发达国家新建热力发电厂的首选系统。
经过近三十年的研究和不断改进，联合循环发电不仅在效率上超过蒸汽发电效率（后者<=42％），而且在众多方面均体现出明显的优势。
它己成为全世界公认的具有发电效率高，调峰能力强，单位功率投资少，建设周期短。
占地面积小，污染程度低的新一代发电设备。
1．1原理及应用燃气一蒸汽联合循环发电系统是由燃气轮机发电系统和锅炉蒸汽轮机发电系统所组成。
众所周知，锅炉一蒸汽轮机发电是利用高中压过热蒸汽（通常参数为3.82～16.7MPa，450～550℃）在汽轮机中作功转换成机械能，完成朗肯循环过程；燃气轮机发电系统是燃气在燃气涡轮机中经绝热膨胀作功的过程，这种热力循环又称布雷顿循环，它是由压气机将空气加压进入燃烧室，燃料燃烧后燃气在透平中膨胀作功，燃机将高温高压燃气的能量（通常参数约0．5～1Mpa 1000～1300℃）转换成机械能。
在烟气温度降至500℃左右时排放，人们充分利用这两种热力循环的特点，把它们结合在一起，组成“联合循环”，使其具有较高的吸热平均温度和较低的放热平均温度，为提高电站热效率开辟了一条新途径，这是人类发电事业上继发明蒸汽轮机发电后技术上的又一突破。
目前燃气轮机发电在世界上已广为应用，其发电容量占世界总发电容量的11％。
近些年来，世界上发达国家常规联合循环发电得到快速发展；每年新增的联合循环机组总装机容量约占火电总新增容量的的40％～50％。
据报道，1981～1990年，世界各燃机制造公司共售出1661台燃机，总容量为54900MW，其中用于联合循环的占37．9％,1992年，这个比例上升为44．7％。
美国在1992～1996年中，新增火力发电厂总装机容量的38．5％是采用燃机联合循环的。
当今世界上单台燃机最大功率己达250MM，联合循环总功率达350MW。
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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。
附图1强制循环余热锅炉
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附图2自然循环余热锅炉
燃机余热锅炉按照是否补燃分为补燃型余热锅炉和非补燃型余热锅炉，除非是用于热电联产或其它特殊工艺要求，一般应选用非补燃型余热锅炉，因为补燃会降低余热锅炉的效率。
一般补燃采用烟道式燃烧器，布置在进口烟道中，仅利用燃机排气中的氧气而不掺入补燃空气，补燃后烟气温度控制在750℃以下。
烟道式补燃燃烧器的布置位置见附图3，其结构见附图4。
3
附图3
补燃位置
附图4烟道式补燃燃烧器结构
燃机余热锅炉按产生的蒸汽的压力等级数分为单压、双压、三压等，一般每个压力等级由相应的过热器、蒸发器和省煤器组成（中、低压系统有时不布置过热器或省煤器）；燃机余热锅炉还可以按是否自身除氧分为带整体式除氧器和不带整体式除氧器余热锅炉，按是否再热分为再热和非再热余热锅炉。
一般一台燃机余热锅炉根据需要由以上各个受热面组成，图5至图12是各种不同的受热面组成的燃机余热锅炉的流程图及温度－传热关系图。
4
图5
单压锅炉流程图
图6单压锅炉温度－换热关系图
5
图7
带自身除氧双压锅炉温度－换热关系图
图8低压饱和蒸汽双压锅炉温度－换热关系图
6
图8
自身除氧三压锅炉温度－换热关系图
图9自身除氧三压锅炉流程图
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图10
三压锅炉流程图
图11三压再热锅炉温度－换热关系图
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烟气(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。
某一管束的第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
8
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。
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，以保证管壁温度高于然用气体的酸露点。
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箱）、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。
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图13窄点、欠温及接近点
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