余热锅炉和常规锅炉比较起来有很大的不同，其中最大区别是加热热源的不同。联合循环中使用的是洁净的气体或液体燃料，基本上没有粉尘，一般不考虑磨损问题。而余热锅炉的热源却可能是高温烟气余热、化学反应余热、可燃废气余热甚至是高温产品余热等。基于这种情况，化工、制造业中的使用的余热锅炉通常具有热负荷不稳定、烟气中含尘量大、有腐蚀性等特点。与此同时，联合循环中燃料化学能转变为热能，实现了能源的梯级利用。在高温段通过燃气轮机热能转变为机械能或电能，低温排气进入余热锅炉产生蒸汽或热水，用于驱动汽轮机或其他热力设备。余热锅炉所利用的烟气的显热，燃气轮机的排气温度一般在700℃以下，某些小型功微型燃气轮机的排气温度甚至不到300℃，因此余热锅炉中的换热主要依靠对流，辐射传热可以忽略不计，而在常规锅炉中辐射换热量占全部吸热量的40％～50％，甚至更多。因此，余热锅炉往往要布置比常规锅炉更多的受热面，体积也较大。还有一点，联合循环余热锅炉的烟气进口温度一般为500～610℃（无补燃时），或为700～780℃（补燃时），流量多为120～660kg/s。同时，燃气轮机排气是完全发展的紊流，流速和温度都很不均匀，在余热锅炉进口截面上，烟气流速变化有时为±400％，温度不均匀度达±55℃。常规锅炉中烟气流量与蒸汽流量之比为1～1.2，而余热锅炉为4～10。因此，余热锅炉中燃气的流速比较高，气流的湍流度大。流速的提高促使对流换热系数提高，有助于传热，但同时烟气侧阻力将增加，使燃气轮机背压升高，降低系统的效率。

燃气轮机依据热能的梯级利用原理集成为余热锅炉型联合循环后（见图3.4），使系统的性能大幅度提高。所有燃料都从燃气轮机顶部循环输入，燃料燃烧释放热能，在尽可能高的循环初温条件下，先由燃气轮机循环实现高温、高效的热功转换功能，然后回收燃气排热产生过热蒸汽，再由汽轮机循环在尽可能低的循环放热条件下实现中低温的热功转换功能。当燃气轮机排气充分利用时，底部循环的出功应为最大。底部循环效率主要取决于三个因素，首先是顶部和底部循环的平均传热温差，这取决于传热技术、传热元件及投资的综合考虑；其次是余热锅炉的排烟温度，理论上排烟温度越低越好，但需考虑燃料含硫量对尾部换热器腐蚀的影响，不能太低；最后是底部循环工质性质、循环流程与参数的优化。余热锅炉型联合循环效率η_cc为

图3.4 无补燃的余热锅炉型联合循环系统示意图(www.daowen.com)

式中，W_gt、W_st分别为顶部、底部循环比功率；η_gt为燃机效率；R_gs为顶部与底部循环功率比；X_G为底部循环质量流量与顶部循环的比值；f为输入顶部循环的燃料量；H_u为燃料热值。

对于以燃气轮机为主的余热锅炉型联合循环系统，占系统总出力大部分的是燃气轮机功率。系统的蒸汽部分只不过把燃气轮机未能充分利用的气体能量进行再补充利用。所以在概略分析这种系统时，可以以燃气轮机的性能为基础来求纯燃气轮机部分的增大比值与整个系统的功率和效率。