電廠低溫余熱排放點及余熱回收技術分析

引言

在當今能源需求持續(xù)增長與環(huán)境保護要求日益嚴格的背景下，電廠作為能源生產的重要基地，其能源利用效率和節(jié)能減排效果備受關注。電廠在運行過程中，雖然整體熱力系統(tǒng)經(jīng)過多年優(yōu)化，發(fā)電效率較高，但仍存在一定量的余熱排放。這些余熱若能有效回收利用，不僅可提高電廠的綜合能效，降低能源消耗，還能減少對環(huán)境的熱污染，具有顯著的經(jīng)濟和環(huán)境效益。上海炫風實業(yè)集團有限公司（炫風節(jié)能）作為專注于節(jié)能環(huán)保設備研發(fā)、制造、銷售的企業(yè)，一直致力于為電廠等工業(yè)領域提供高效、環(huán)保的節(jié)能設備，助力企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排目標。該公司成立于2013年，業(yè)務涵蓋壓力容器、超導熱管、余熱鍋爐、余熱回收設備等多個領域，憑借專業(yè)的技術團隊和不斷的技術革新，為眾多客戶創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，同時為社會節(jié)約了大量能源，保護了環(huán)境。本文將深入分析電廠低溫余熱排放點，并探討多種余熱回收技術，以期為電廠余熱回收工作提供有益參考。

電廠低溫余熱排放點分析

電廠是一個復雜的系統(tǒng)，由輸煤系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、送風系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、變送電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)構成，共同完成熱量到電能的轉化過程，并排放發(fā)電后的余熱。以下是電廠主要的低溫余熱排放點：

冷卻塔（空冷島）

冷卻塔和空冷島在電廠中扮演著將汽輪機乏汽冷卻成水的重要角色。乏汽是指與室外環(huán)境溫度接近、已失去發(fā)電能力的低壓水蒸氣。由于乏汽不能直接被加熱升壓，需先冷卻成水，再返回鍋爐產生高壓蒸汽，因此乏汽冷卻散熱是電廠蒸汽系統(tǒng)中必要的熱量排放環(huán)節(jié)。根據(jù)汽輪機乏汽冷卻方式的不同，電廠可分為水冷電廠、間接空冷電廠和直接空冷電廠。

· 水冷電廠：乏汽在凝汽器內被循環(huán)水冷卻，循環(huán)水進入開式冷卻塔蒸發(fā)降溫后，再回到凝汽器。水冷電廠最顯著的特征是冒“白煙”的雙曲線冷卻塔，“白煙”即為蒸發(fā)的水蒸氣。其冷卻溫度最低，汽輪機發(fā)電效率最高，但水耗較大。

· 間接空冷電廠：乏汽冷卻流程與水冷電廠類似，也是通過凝汽器將熱量轉移給循環(huán)水，但循環(huán)水通過冷卻塔底部的換熱器與空氣換熱，無蒸發(fā)過程，水耗小。乏汽冷卻溫度高于水冷電廠，低于直接空冷電廠，發(fā)電效率介于二者之間，不過整體投資較高。

· 直接空冷電廠：沒有凝汽器，汽輪機乏汽在空冷島散熱冷卻?？绽鋶u的多組風扇帶動空氣吹過乏汽換熱管冷卻乏汽，無中間換熱過程。直接空冷電廠乏汽冷卻溫度最高，發(fā)電效率最低，但造價低、水耗小，在缺水地區(qū)較為常見。

煙囪

燃煤鍋爐產生的高溫煙氣經(jīng)過省煤器、空氣預熱器等裝置回收余熱后，降溫至120℃左右，此時已無法為發(fā)電系統(tǒng)提供助力，再降溫反而會達到酸露點引起腐蝕，因此120℃的煙氣進入脫硫塔脫硫后排放。干法半干法脫硫的排煙溫度也較高。燃氣輪機的高溫排煙經(jīng)過余熱鍋爐吸收余熱后，降溫至90℃左右排放，90℃的煙氣同樣無法再將熱量釋放到發(fā)電系統(tǒng)提升效率。

連排/定排

連排/定排的作用是排出鍋爐中的部分液態(tài)水，以帶走內部富集的鹽類和沉淀物。鍋爐補水雖經(jīng)過處理，但仍含有少量鹽分，運行中也會出現(xiàn)鐵銹等沉淀物，隨著運行中少量水蒸氣的散失，這些物質逐漸富集，需排出以保持水質。連排位置在汽包處，定排位置在鍋爐底部，排水溫度較高，含有一定熱量。

灰渣

煤燃燒產生的灰渣從鍋爐灰斗中排出，溫度較高，蘊含不少熱量。

上述排放的余熱對發(fā)電過程已無作用，無法對電廠內部流程產生助力，看似沒有回收空間。然而，對于有對外供熱功能的電廠，如供暖、供蒸汽等，排放的熱量就成為很好的余熱資源，具有較高的余熱回收價值。

“廢熱”的回收利用技術

為了有效回收電廠余熱，提高能源利用效率，電廠采用了多種余熱回收技術，以下介紹幾種常見的技術：

直接換熱技術

在余熱溫度較高的場合，可采用換熱器直接回收余熱。這種技術的優(yōu)勢在于系統(tǒng)簡單、成本低、收益快，投資回收期短。但缺點也較為明顯，即需要足夠高的余熱溫度，應用場景受限，余熱回收量相對較少。例如，在燃煤電廠脫硫塔前，煙溫在120℃左右時，若采用直接換熱，需注意酸露點腐蝕問題，需要使用鈦管或非金屬換熱器，價格較高，在經(jīng)濟性前提下只能適當使用，回收的余熱量有限。

熱泵提熱技術

熱泵是一種能夠回收余熱并產生高溫熱的裝置，實現(xiàn)了熱量從低溫向高溫的傳遞，這是直接換熱無法實現(xiàn)的功能。常見的熱泵類型包括吸收式熱泵、引射式熱泵和電熱泵。

· 吸收式熱泵：可利用既有傳熱溫差，零能耗回收余熱，適合循環(huán)水、乏汽、煙氣等多種場景，應用較多。例如，針對空冷電廠的乏汽直接利用余熱回收機組，集成了凝汽器和特殊結構的吸收式熱泵，既考慮了初末寒期乏汽直接換熱的需求，又實現(xiàn)了乏汽進入熱泵蒸發(fā)器，余熱回收效率高，具有較好的經(jīng)濟性。不過，吸收式熱泵余熱回收技術的投資較高，但由于沒有改變電廠現(xiàn)狀、驅動能耗為零，總體經(jīng)濟性較好。

· 引射式熱泵：利用壓力差作為驅動，在空冷電廠乏汽余熱回收項目中有一定的應用。然而，引射裝置以流道形狀引起流動速度、壓力的變化，可調性差，對外部大范圍波動的工況適用能力不足。而電廠蒸汽壓力、乏汽壓力受電廠發(fā)電負荷波動影響，供熱溫度受天氣影響，工況波動劇烈，導致引射式熱泵適應性很差，甚至可能出現(xiàn)負效率的情況。因此，引射式熱泵更適合在工況穩(wěn)定的工業(yè)余熱回收項目中應用，效率較高。

· 電熱泵：受限于能源價格及大型離心機的調節(jié)性能缺陷，在電廠余熱回收中應用不多，但在電廠靈活性改造中有廣闊的應用前景。