电厂低温余热排放点及余热回收技术分析

引言

在当今能源需求持续增长与环境保护要求日益严格的背景下，电厂作为能源生产的重要基地，其能源利用效率和节能减排效果备受关注。电厂在运行过程中，虽然整体热力系统经过多年优化，发电效率较高，但仍存在一定量的余热排放。这些余热若能有效回收利用，不仅可提高电厂的综合能效，降低能源消耗，还能减少对环境的热污染，具有显著的经济和环境效益。上海炫风实业集团有限公司（炫风节能）作为专注于节能环保设备研发、制造、销售的企业，一直致力于为电厂等工业领域提供高效、环保的节能设备，助力企业实现节能减排目标。该公司成立于2013年，业务涵盖压力容器、超导热管、余热锅炉、余热回收设备等多个领域，凭借专业的技术团队和不断的技术革新，为众多客户创造了可观的经济效益，同时为社会节约了大量能源，保护了环境。本文将深入分析电厂低温余热排放点，并探讨多种余热回收技术，以期为电厂余热回收工作提供有益参考。

电厂低温余热排放点分析

电厂是一个复杂的系统，由输煤系统、燃烧系统、送风系统、蒸汽系统、发电系统、变送电系统、冷却系统、除灰系统等多个子系统构成，共同完成热量到电能的转化过程，并排放发电后的余热。以下是电厂主要的低温余热排放点：

冷却塔（空冷岛）

冷却塔和空冷岛在电厂中扮演着将汽轮机乏汽冷却成水的重要角色。乏汽是指与室外环境温度接近、已失去发电能力的低压水蒸气。由于乏汽不能直接被加热升压，需先冷却成水，再返回锅炉产生高压蒸汽，因此乏汽冷却散热是电厂蒸汽系统中必要的热量排放环节。根据汽轮机乏汽冷却方式的不同，电厂可分为水冷电厂、间接空冷电厂和直接空冷电厂。

· 水冷电厂：乏汽在凝汽器内被循环水冷却，循环水进入开式冷却塔蒸发降温后，再回到凝汽器。水冷电厂最显著的特征是冒“白烟”的双曲线冷却塔，“白烟”即为蒸发的水蒸气。其冷却温度最低，汽轮机发电效率最高，但水耗较大。

· 间接空冷电厂：乏汽冷却流程与水冷电厂类似，也是通过凝汽器将热量转移给循环水，但循环水通过冷却塔底部的换热器与空气换热，无蒸发过程，水耗小。乏汽冷却温度高于水冷电厂，低于直接空冷电厂，发电效率介于二者之间，不过整体投资较高。

· 直接空冷电厂：没有凝汽器，汽轮机乏汽在空冷岛散热冷却。空冷岛的多组风扇带动空气吹过乏汽换热管冷却乏汽，无中间换热过程。直接空冷电厂乏汽冷却温度最高，发电效率最低，但造价低、水耗小，在缺水地区较为常见。

烟囱

燃煤锅炉产生的高温烟气经过省煤器、空气预热器等装置回收余热后，降温至120℃左右，此时已无法为发电系统提供助力，再降温反而会达到酸露点引起腐蚀，因此120℃的烟气进入脱硫塔脱硫后排放。干法半干法脱硫的排烟温度也较高。燃气轮机的高温排烟经过余热锅炉吸收余热后，降温至90℃左右排放，90℃的烟气同样无法再将热量释放到发电系统提升效率。

连排/定排

连排/定排的作用是排出锅炉中的部分液态水，以带走内部富集的盐类和沉淀物。锅炉补水虽经过处理，但仍含有少量盐分，运行中也会出现铁锈等沉淀物，随着运行中少量水蒸气的散失，这些物质逐渐富集，需排出以保持水质。连排位置在汽包处，定排位置在锅炉底部，排水温度较高，含有一定热量。

灰渣

煤燃烧产生的灰渣从锅炉灰斗中排出，温度较高，蕴含不少热量。

上述排放的余热对发电过程已无作用，无法对电厂内部流程产生助力，看似没有回收空间。然而，对于有对外供热功能的电厂，如供暖、供蒸汽等，排放的热量就成为很好的余热资源，具有较高的余热回收价值。

“废热”的回收利用技术

为了有效回收电厂余热，提高能源利用效率，电厂采用了多种余热回收技术，以下介绍几种常见的技术：

直接换热技术

在余热温度较高的场合，可采用换热器直接回收余热。这种技术的优势在于系统简单、成本低、收益快，投资回收期短。但缺点也较为明显，即需要足够高的余热温度，应用场景受限，余热回收量相对较少。例如，在燃煤电厂脱硫塔前，烟温在120℃左右时，若采用直接换热，需注意酸露点腐蚀问题，需要使用钛管或非金属换热器，价格较高，在经济性前提下只能适当使用，回收的余热量有限。

热泵提热技术

热泵是一种能够回收余热并产生高温热的装置，实现了热量从低温向高温的传递，这是直接换热无法实现的功能。常见的热泵类型包括吸收式热泵、引射式热泵和电热泵。

· 吸收式热泵：可利用既有传热温差，零能耗回收余热，适合循环水、乏汽、烟气等多种场景，应用较多。例如，针对空冷电厂的乏汽直接利用余热回收机组，集成了凝汽器和特殊结构的吸收式热泵，既考虑了初末寒期乏汽直接换热的需求，又实现了乏汽进入热泵蒸发器，余热回收效率高，具有较好的经济性。不过，吸收式热泵余热回收技术的投资较高，但由于没有改变电厂现状、驱动能耗为零，总体经济性较好。

· 引射式热泵：利用压力差作为驱动，在空冷电厂乏汽余热回收项目中有一定的应用。然而，引射装置以流道形状引起流动速度、压力的变化，可调性差，对外部大范围波动的工况适用能力不足。而电厂蒸汽压力、乏汽压力受电厂发电负荷波动影响，供热温度受天气影响，工况波动剧烈，导致引射式热泵适应性很差，甚至可能出现负效率的情况。因此，引射式热泵更适合在工况稳定的工业余热回收项目中应用，效率较高。

· 电热泵：受限于能源价格及大型离心机的调节性能缺陷，在电厂余热回收中应用不多，但在电厂灵活性改造中有广阔的应用前景。