電廠低溫余熱排放點(diǎn)及余熱回收技術(shù)分析

引言

在當(dāng)今能源需求持續(xù)增長(zhǎng)與環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格的背景下，電廠作為能源生產(chǎn)的重要基地，其能源利用效率和節(jié)能減排效果備受關(guān)注。電廠在運(yùn)行過(guò)程中，雖然整體熱力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)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(duì)環(huán)境的熱污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。上海炫風(fēng)實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司（炫風(fēng)節(jié)能）作為專注于節(jié)能環(huán)保設(shè)備研發(fā)、制造、銷(xiāo)售的企業(yè)，一直致力于為電廠等工業(yè)領(lǐng)域提供高效、環(huán)保的節(jié)能設(shè)備，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。該公司成立于2013年，業(yè)務(wù)涵蓋壓力容器、超導(dǎo)熱管、余熱鍋爐、余熱回收設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域，憑借專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和不斷的技術(shù)革新，為眾多客戶創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)為社會(huì)節(jié)約了大量能源，保護(hù)了環(huán)境。本文將深入分析電廠低溫余熱排放點(diǎn)，并探討多種余熱回收技術(shù)，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(diǎn)分析

電廠是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，由輸煤系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、送風(fēng)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(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，共同完成熱量到電能的轉(zhuǎn)化過(guò)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(diǎn)：

冷卻塔（空冷島）

冷卻塔和空冷島在電廠中扮演著將汽輪機(jī)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(chǎn)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(jī)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(nèi)被循環(huán)水冷卻，循環(huán)水進(jìn)入開(kāi)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(jī)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(guò)凝汽器將熱量轉(zhuǎn)移給循環(huán)水，但循環(huán)水通過(guò)冷卻塔底部的換熱器與空氣換熱，無(wú)蒸發(fā)過(guò)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(guò)整體投資較高。

· 直接空冷電廠：沒(méi)有凝汽器，汽輪機(jī)乏汽在空冷島散熱冷卻?？绽鋶u的多組風(fēng)扇帶動(dòng)空氣吹過(guò)乏汽換熱管冷卻乏汽，無(wú)中間換熱過(guò)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(jià)低、水耗小，在缺水地區(qū)較為常見(jiàn)。

煙囪

燃煤鍋爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)省煤器、空氣預(yù)熱器等裝置回收余熱后，降溫至120℃左右，此時(shí)已無(wú)法為發(fā)電系統(tǒng)提供助力，再降溫反而會(huì)達(dá)到酸露點(diǎn)引起腐蝕，因此120℃的煙氣進(jìn)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?xì)廨啓C(jī)的高溫排煙經(jīng)過(guò)余熱鍋爐吸收余熱后，降溫至90℃左右排放，90℃的煙氣同樣無(wú)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(nèi)部富集的鹽類和沉淀物。鍋爐補(bǔ)水雖經(jīng)過(guò)處理，但仍含有少量鹽分，運(yùn)行中也會(huì)出現(xiàn)鐵銹等沉淀物，隨著運(yùn)行中少量水蒸氣的散失，這些物質(zhì)逐漸富集，需排出以保持水質(zhì)。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(chǎn)生的灰渣從鍋爐灰斗中排出，溫度較高，蘊(yùn)含不少熱量。

上述排放的余熱對(duì)發(fā)電過(guò)程已無(wú)作用，無(wú)法對(duì)電廠內(nèi)部流程產(chǎn)生助力，看似沒(méi)有回收空間。然而，對(duì)于有對(duì)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(jià)值。

“廢熱”的回收利用技術(shù)

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(shù)，以下介紹幾種常見(jiàn)的技術(shù)：

直接換熱技術(shù)

在余熱溫度較高的場(chǎng)合，可采用換熱器直接回收余熱。這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低、收益快，投資回收期短。但缺點(diǎn)也較為明顯，即需要足夠高的余熱溫度，應(yīng)用場(chǎng)景受限，余熱回收量相對(duì)較少。例如，在燃煤電廠脫硫塔前，煙溫在120℃左右時(shí)，若采用直接換熱，需注意酸露點(diǎn)腐蝕問(wèn)題，需要使用鈦管或非金屬換熱器，價(jià)格較高，在經(jīng)濟(jì)性前提下只能適當(dāng)使用，回收的余熱量有限。

熱泵提熱技術(shù)

熱泵是一種能夠回收余熱并產(chǎn)生高溫?zé)岬难b置，實(shí)現(xiàn)了熱量從低溫向高溫的傳遞，這是直接換熱無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。常見(jiàn)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(chǎng)景，應(yīng)用較多。例如，針對(duì)空冷電廠的乏汽直接利用余熱回收機(jī)組，集成了凝汽器和特殊結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)了乏汽進(jìn)入熱泵蒸發(fā)器，余熱回收效率高，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。不過(guò)，吸收式熱泵余熱回收技術(shù)的投資較高，但由于沒(méi)有改變電廠現(xiàn)狀、驅(qū)動(dòng)能耗為零，總體經(jīng)濟(jì)性較好。

· 引射式熱泵：利用壓力差作為驅(qū)動(dòng)，在空冷電廠乏汽余熱回收項(xiàng)目中有一定的應(yīng)用。然而，引射裝置以流道形狀引起流動(dòng)速度、壓力的變化，可調(diào)性差，對(duì)外部大范圍波動(dòng)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(fù)荷波動(dòng)影響，供熱溫度受天氣影響，工況波動(dòng)劇烈，導(dǎo)致引射式熱泵適應(yīng)性很差，甚至可能出現(xiàn)負(fù)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(xiàng)目中應(yīng)用，效率較高。

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