基于机组热力系统的余热回收与深度利用技术路径分析

引言：

在当前能源需求持续不断增长且节能减排压力同时存在的情况下，提高能源利用效率变成了关键所在，机组热力系统作为能源转换的核心关键环节，在其运行过程当中会产生大量的余热，要是可对这些余热进行有效的回收并且加以利用，那么能源综合效益将会得到提升。然而，当前机组热力系统余热利用存在技术分散、效率不高等问题。基于此，本文深入分析基于机组热力系统的余热回收与深度利用技术路径，旨在为挖掘余热潜力、推动能源高效利用提供理论支持与实践参考。

一、机组热力系统概述

机组热力系统作为发电厂极为关键的组成部分，借助一系列经过精巧设计的设备以及流程，达成热能朝着电能的高效转化，此系统主要是由锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵等关键设备所构成，各个设备之间依靠管道紧密连接在一起，形成一个封闭的循环回路，在运行时，燃料于锅炉内部燃烧并释放出数量众多的热能，把水加热成为高温高压蒸汽。蒸汽进入汽轮机后膨胀做功，推动汽轮机转子进行旋转，接着带动发电机发电，做完功的蒸汽在凝汽器里被冷却并凝结成水，再由给水泵再次送回到锅炉，以此完成一个热力循环 [1]。机组热力系统的性能对发电厂的效率以及经济效益有着直接的影响，恰当合理的设计、经过优化的运行参数以及定期的维护保养工作，可提升热能的利用效率，减少能源消耗以及污染物的排放，保障机组实现安全、稳定且经济的运行状态，为社会供应可靠的电力。

二、基于机组热力系统的余热回收与深度利用技术路径

（一）基于低温余热梯级回收与转换的技术路径

在机组热力系统中，存在大量低温余热资源，如汽轮机排汽余热、锅炉尾部烟气余热等。这些余热温度相对较低，但总量可观，若能有效回收利用，将显著提升机组整体能源利用效率[2]。低温余热梯级回收与转换技术依照“温度对口、梯级利用”的原则来开展，针对汽轮机排汽余热这种情况，可以采用低加凝结水余热利用技术，具体做法是在低压加热器之间增添余热回收装置，利用该装置把排汽余热用来加热凝结水，这样能减少低压加热器的抽汽量，提高汽轮机的做功能力。运用热泵技术回收排汽余热也是一种有效的办法，吸收式热泵以汽轮机抽汽作为驱动热源，把排汽余热提升温度后用于供热或者其他工艺过程，达成余热的高效回收与利用，在锅炉尾部烟道安装低温省煤器，借助烟气余热加热锅炉给水，降低排烟温度，提高锅炉效率，另外还可采用烟气冷凝器，回收烟气中的水蒸气汽化潜热，让烟气余热得到更充分的利用。梯级回收的余热可依据不同温度段用于不同的热用户，像高温段余热可用于供暖或者工业加热，低温段余热可用于生活热水供应或者空气预热等，实现余热的最大化利用。

（二）基于热功转换的余热深度利用技术路径

ORC 系统采用低沸点有机工质作为循环介质，借助机组热力系统里的中低温余热来加热有机工质，让其转变为高温高压蒸汽，以此推动膨胀机做功，带动发电机发电，此项技术适合回收温度处于 80 至 300℃范围的余热资源，像工业废气、地热能之类，在机组热力系统当中，可把 oRC 系统和锅炉尾部烟气余热或者汽轮机中间抽汽余热相结合，搭建余热发电装置。借助对ORC 系统的工质选型、循环参数以及设备配置给予优化，提升系统的热效率以及发电功率，螺杆膨胀动力机技术也能用于余热热功转换，螺杆膨胀动力机有结构简单、运行可靠、对介质要求不高等优点，可直接利用中低温余热产生蒸汽或者热水驱动膨胀机做功，在机组热力系统里，可将螺杆膨胀动力机与余热锅炉配套运用，回收锅炉排烟余热或者工艺废热，达成余热的动力回收。借助合理设计螺杆膨胀动力机的进排气参数以及转速，提高其做功能力以及热效率，为机组提供额外的动力支撑 [3]。

（三）基于多能互补的余热综合利用技术路径

机组热力系统余热回收与深度利用不应局限于单一的热能或电能输出，而应与太阳能、风能等可再生能源以及储能技术相结合，构建多能互补的综合能源系统。在多能互补系统当中，余热可充当基础热源，与别的能源一起协同供应，比如说在供热季节的时候，把机组余热跟太阳能集热系统组合起来，白天借助太阳能集热器收集热量，到了夜间或者阴天时则利用机组余热来补充，以此保证供热的稳定性以及可靠性，引入储能装置，像蓄热罐、相变储能材料之类的，把多余的余热储存起来，在有需要的时候释放出来使用，达成余热的时间转移以及优化配置。多能互补系统还可实现热、电、冷三联供，借助余热驱动吸收式制冷机，在夏季为用户提供冷量，达成能源的梯级利用以及高效转换，借助智能控制系统对多能互补系统开展优化调度，依据不同能源的价格、供应情况以及用户需求，合理分配余热和其他能源的使用，提升系统的经济性以及能源利用效率。

结束语：

综上所述，基于机组热力系统的余热回收与深度利用具有多种可行技术路径。低温余热梯级回收与转换、热功转换以及多能互补综合利用等技术，从不同角度实现了余热的高效利用。未来，应结合实际情况，综合运用这些技术路径，不断优化和完善余热回收系统，进一步提高能源利用效率，降低能源消耗与环境污染，推动能源行业向绿色、可持续方向发展。

参考文献：

[1] 张磊, 杨子龙, 叶婧, 等. 考虑热阻和风电不确定性变化影响的多重随机电热耦合系统优化调度 [J]. 高压电器 , 2025, 61 (05): 41-52.

[2] 孙明玉, 杨帆, 徐晗, 等. 供热系统板式换热机组污垢在线监测与能效提升研究 [J]. 区域供热 , 2025, (02): 75-84.

[3]方真,胡燕辉,赵天一. 基于高压给水温度控制供热机组能效优化研究 [J].上海节能 , 2025, (01): 124-129.