余热锅炉：如何提高燃气轮机效率？

由于燃气轮机的排气温度高达600℃，排气流量也较大，因而有大量的热能随着高温燃气排入大气。而对于蒸汽动力循环（朗肯循环）来说，由于材料耐温、耐压程度的限制，蒸汽轮机进汽温度一般为540～560℃，但是蒸汽动力循环放热平均温度很低，一般为30～38℃。由于燃气轮机的排气温度正好与朗肯循环的最高温度相接近，如果将两者结合起来，互相取长补短，就可以形成一种工质初始工作温度高而最终放热温度低的燃气-蒸汽联合循环。这种循环也可概括地称为总能系统，在系统中能源从高品位到中低品位被逐级利用，形成能源的阶级利用，从而提高机组的热效率。余热锅炉正是为了有效利用这些能量而产生的。

余热锅炉型联合循环是将燃气轮机布雷顿（Braylon）循环和蒸汽轮机朗肯（Rankine）循环组合在一起，按照能量利用的先后，一般把其中的燃气轮机循环称为顶部循环或前置循环，把朗肯循环称为底部循环或后置循环。图5-1给出了有余热锅炉的燃气-蒸汽联合循环的T-S图。

从图中可以看出，燃气轮机排放给大气的热量可以用面积1-4-S₄-S₁-1表示。当采用燃气-蒸汽联合循环，即采用余热锅炉的时候，燃气轮机排放给大气的热量就减少了相当于蒸汽轮机热力过程所包围的那一块面积a-b-c-d-e-a所表示的热量。毫无疑问，采用余热锅炉，燃气轮机机组的效率将显著提高。燃气轮机机组引入余热锅炉，会使透平的排气压力略有增加，与直接排入大气相比，燃气轮机功率略有下降，但下降很少。余热锅炉中蒸汽轮机输出功率约为燃气轮机功率的30%～50%；采用余热锅炉的联合循环的效率要比其中的燃气轮机效率高30%～50%。余热锅炉作为燃气-蒸汽联合循环中的一个重要环节，把燃气、蒸汽联合起来，有效地利用了资源，提高了燃气轮机的效率，因而对余热锅炉的研究具有举足轻重的作用。(www.xing528.com)

图5-1 余热锅炉联合循环T-S图