燃气-蒸汽联合循环底循环回收顶循环烟气余热发电,底循环系统的优化设计对联合循环性能有重要影响。底循环系统中,余热锅炉和蒸汽轮机两个过程组合集成了整个循环系统,而每个过程又是由一个或者多个具体的部作组成,如循环系统中利用余热锅炉这一部件回收余热烟气产生不同等级的蒸汽的过程,又可以划分为加热、蒸发、过热等具体的过程单元,而这些具体的过程单元又是通过省煤器、燕发器、过热器等具体的部件来实现的。利用分级超结构MINLP方法对底循环系统结构进行描述,并将其以数学形式表达,可以使模型应用于底循环系统的各种不同过程和部件当中,具有一般通用性。同时,在底循环和余热回收系统进行协同优化时,锅炉排污水和燃机叶片冷却系统的余热回收会涉及到不同的换热匹配以及不同的余热回收方法,这将会对底循环系统的总能效、投资运行成本、综合电耗成本以及全厂热经济性有不同程度的影响。本文基于分级超结构MINLP方法,提出了双压余热锅炉底循环系统优化设计通用数学模型,建立了相应的混合整数非线性规划（mixed integer non-linear programming,MINLP）模型。并在优化设计方案中考虑了烟气分流换热、锅炉排污水余热回收、燃机叶片冷却系统余热回收多种优化方案,解决了底循环系统中换热流程和参数匹配存在多样性和复杂性、各受热面之间的操作参数相互影响和制约的建模难题。同时,本文还对有机朗肯循环发电系统和底循环的耦合系统进行了建模和协同优化设计,求解耦合系统的最大年经济收益。结果表明,当双压余热锅炉受热面进行合理的串、并联排布布置时,底循环系统的发电效率和全年经济收益均得到了进一步提高,全年经济收益较串联排布的双压余热锅炉底循环系统提高了0.167%。此外,燃机叶片冷却系统余热、锅炉排污水余热回收与底循环的耦合系统相比单热源底循环系统,采用无分流结构和有分流结构分别可以使全年运行收益提升1.97%和2.19%。同时,受热面采用串、并联混合排布时,耦合系统的全年经济收益较受热面串联排布耦合系统提高了0.387%。最后,通过对ORC与双压余热锅炉底循环的耦合余热利用系统进行优化,并与底循环系统进行分析比较,结果表明,相较于底循环,ORC耦合系统可以使系统的净发电功率提升3.58%,全年运行收益提升0.16%。