电厂汽轮机排汽冷凝热的回收与利用研究

前言

发电厂汽轮机在运行过程中，无论是热媒交换还是循环环节，冷却水都会带走大量低压蒸汽的冷凝热，这不仅导致发电厂热源的浪费，还制约了其综合效益的提升。因此，在当前社会高度重视能源高效利用，倡导安全、绿色、低碳、节能、环保及创新发展的背景下，加强对发电厂汽轮机排汽冷凝热的回收与利用研究显得尤为重要。积极探寻科学、合理且有效的排汽冷凝热回收与利用技术方案，能够切实提高发电厂的热能利用率。以下为笔者对汽轮机排汽冷凝热回收与利用的几点思考，旨在抛砖引玉。

一、电厂汽轮机排汽冷凝热回收与利用理论分析

（一）低真空运行技术的排汽冷凝热回收利用

低真空运行技术是汽轮机排汽冷凝热回收与利用工程建设中广泛应用的一项技术。该技术通过低真空运行，能够有效提升汽轮机排气压力，进而改善凝汽器的真空度，促进循环水供回水温度的提升，优化系统热力性能，提高热能利用率。然而，值得注意的是，在汽轮机低真空运行循环水供热系统运行过程中，可能会增加机组轴向推力，提升末级出口蒸汽温度，提高汽轮机背压，从而影响系统运行的稳定性。因此，在运用这项技术进行排汽冷凝热回收利用的过程中，必须仔细进行系统设计，以确保能够最大限度地减少这些不利因素所带来的影响。

（二）吸收式热泵技术排汽冷凝热回收利用

吸收式热泵技术主要通过在电厂内设立热泵站房，利用吸收式热泵机组有效回收排汽冷凝热。一方面，该技术将回收的热量作为热泵热源，驱动热泵运行；另一方面，将其作为加热工质，用于热网供热。吸收式热泵技术特别适用于大型电厂汽轮机排汽冷凝热的回收利用，对提高热效率、增加发电量以及提升㶲效率等方面具有显著积极影响。值得注意的是，汽轮机吸收式热泵供热系统的排汽冷凝热回收效果虽好，但受热网回水温度影响较大，且对改造场地面积有较高要求。在某发电厂300MW 等级亚临界供热机组改造过程中，采用了吸收式热泵技术进行汽轮机排汽冷凝热的回收与利用。具体措施包括：在发电厂内构建包含吸收式热泵、蒸汽凝水泵、循环水泵等设备的热泵站房；开通钢管路、热水管路和蒸汽管路，分别将汽轮机组凝汽器循环水出水排水暗沟、系统供热管回水管、汽轮机抽汽口与热泵站房连接，从而使汽轮机做功后产生的循环水、系统热网水、低压抽汽引入热泵站房。经热泵站房处理后，这些水分别通过循环水管、热水增压泵、凝水管道进入凝汽器、热网加热器、疏水罐使用。

（三）其他汽轮机排汽冷凝热回收利用技术方案

压缩式热泵系统在电厂汽轮机排汽冷凝热回收利用工程中扮演着至关重要的角色，是一种广泛应用于该领域的热泵系统。这种系统通过分布式电动压缩式热泵的运用，有效地改善了热源的品质。具体来说，它将原本温度较低的蒸汽转化为温度较高的蒸汽，从而使其能够被引入到用户热力站进行进一步的利用和开发。此外，发电厂还可以采取多种先进技术手段，例如大型凝抽背技术、大温差集中技术以及疏水箱热源回收技术等，来构建一个更为高效和完善的汽轮机排汽冷凝热回收与利用系统。通过这些技术的综合运用，发电厂能够显著提升热能的利用率，进而促进整体经济效益的提升和综合效益的提高。

二、电厂汽轮机排汽冷凝热的回收与利用的实际应用

（一）低真空运行技术在供热机组改造中的实际应用

低真空运行技术在实际工程中主要用于热电联产机组的供热改造。在我国北方某热电厂 2×135MW 机组改造项目中，通过实施低真空运行，将汽轮机背压由 4.9kPa 提升至 12kPa ，循环水出水温度由原来的 45°C 提高至 80% 以上，实现了直接利用循环水进行城市集中供热的目标。改造过程中，针对低真空运行可能导致的轴向推力增大、末级叶片过热等问题，采取了加装推力监测装置、优化末级动叶材料和增设喷水减温系统等技术措施，有效保障了机组安全运行。实际运行数据表明，该系统一个采暖季可回收冷凝热约 1.2×10^∘6 GJ，替代原有燃气锅炉供热，节约标准煤约 4 万吨，减少 CO ₂排放约 10 万吨，经济效益和环境效益显著。该技术特别适用于中小型供热机组，在保证供热需求的同时，大幅提升了电厂的综合能源效率。

（二）吸收式热泵技术在大型机组的集成应用

吸收式热泵技术在我国大型热电联产机组中得到了成功应用。以某电厂 300MW 供热机组为例，通过增设溴化锂吸收式热泵系统，利用汽轮机抽汽作为驱动热源，回收凝汽器循环水中的低温冷凝热。该系统将 38^qC 的循环水降温至 28% 后排回凝汽器，同时将热网回水从 55% 加热至 87% ，再送入热网加热器进行二次加热。项目实施后，热泵系统每小时可回收余热达 85GJ ，全年供热量增加 1.5×10^-5GJ ，机组热效率提高约 5% ，供热能力提升 20% 。值得注意的是，该技术对热网回水温度较为敏感，需合理控制回水温度不超过 60% ，以保证热泵的高效运行。尽管吸收式热泵系统的初始投资成本相对较高，大约需要2000 万元人民币，而且在占地面积方面也比较大，但其投资回收期通常在 3 到 4 年之间。从长远来看，这种系统的经济效益非常显著，尤其是在热负荷稳定的大型热电联产机组中，其应用效果尤为突出。

（三）压缩式热泵与新型技术的创新应用

压缩式热泵系统在分布式供热和工业领域展现出独特优势。某沿海电厂采用电动压缩式热泵集群，将汽轮机排汽冷凝热回收后用于区域供热和海水淡化。系统通过提升低品位热源温度，产出 110^∘C 的高温热水，同时满足居民供暖和淡化装置热源需求。与吸收式热泵相比，压缩式热泵虽耗电较多，但具有升温幅度大、占地面积小、调节灵活等特点。此外，某新型示范项目采用凝抽背供热与大温差技术相结合的方式，通过高背压运行和吸收式热泵的梯级配合，将热网供回水温差扩大到 60% ，显著降低了输配能耗。还有电厂采用疏水箱热源回收技术，将传统废弃的疏水热量用于加热补充水，进一步提高了系统集成度。这些创新应用表明，多技术耦合与系统优化正成为排汽冷凝热回收利用的发展方向。

三、结论

在新时期新形势下，加强发电厂汽轮机排汽冷凝热回收与利用工程建设，已成为推动发电厂高质量发展的关键路径。发电厂汽轮机排汽冷凝热回收与利用技术方案的有效应用，不仅能显著提升发电厂的热能利用率，还能有效节约能源消耗，减少温室气体排放，实现经济效益、环境效益和社会效益的协同提升，促进发电厂的可持续稳定发展。因此，发电厂及相关人员有必要深化汽轮机排汽冷凝热回收与利用的研究，结合发电厂的实际情况，制定科学合理的工程建设或改造方案，以全面提升汽轮机排汽冷凝热回收与利用的水平。

参考文献

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