一． 天然气燃气轮机余热发电热管锅炉设计研究的意义

1 当前能源概况

近年来,我国能源供应出现紧张局势。我国的常规能源资源并不丰富,人均可采储量低于世界平均水平,能源效率低、单位产品能耗量大已成为普遍存在问题,节能降耗已成迫切需要。

在我国各地的大型能耗企业如冶金行业的钢厂、铝厂、石化行业的化工厂,硅酸盐制造厂以及供暖系统的数以万计的大大小小的锅炉排放的大量高温烟气已逐渐被回收利用,但是大量中、低温烟气仍然被直接排放到大气中，有相当数量的余热未能回收利用，这样既浪费能源又加剧了温室效应、环境污染。因此，钢铁企业节能降耗对企业自身、环境保护和国民经济都有非常重要的意义^[1,2]。为了进一步降低排烟温度,可对其进行余热回收生产蒸汽供生产生活或驱动汽轮机所用，这样可以大大节约能源。

2　当前燃气轮机热管锅炉存在的问题

热管是最有效的传热元件之一，我们知道铝比铁的传热效率高，而热管的效率是铜的1490倍。它的热导率已远远超过任何一种已知的金属。它可以将大量的热能通过很小的截面积远距离的传输而不需要外加动力。无论是单根热管还是一个热管系统都可以再一个封闭的体系内完成吸热→蒸发汽化→冷凝成液→回到吸热段再吸热再蒸发的镶边循环^[3,4]。而燃气轮机出口排烟温度仍然很高，热量浪费很大，在这样的情形下,燃气轮机余热锅炉也就应运而生。

3 余热利用的潜力

中国一次能源利用率为 30%，仅为日本的1/2，比世界平均水平还要低3 个百分点，存在着巨大的能源浪费。《2009 年国民经济和社会发展统计公报》显示，2009 年全年能源消费总量31.0 亿t 标准煤。钢铁、水泥、化工、石化、有色冶金行业的总能耗占比分别为18%、7%、10%、4%和4%，余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%不等，其中可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%，节能潜力十分巨大^{[ 5,6]}。

二． 燃气轮机余热锅炉的研究概况