淺析低溫余熱發電工程單壓和雙壓系統的特點及應用

摘要：低溫余熱發電技術的出現對于節能減排以及我國可持續發展戰略具有非常重要的意義，文章首先介紹單壓與雙壓低溫余熱發電系統的特點，隨后綜合探討兩種的使用條件和各自的優勢。

關鍵詞：低溫余熱發電；單壓系統；雙壓系統

隨著全世界能源消耗數量的上升，能源短缺現象對當今社會發展起到嚴重的阻礙作用，發展出更為高級的能量系統，提高能源的使用效率成為當前的熱點問題。在我國的工業生產領域存在嚴重的能源浪費現象，據統計，有至少一半以上的熱量通過各種形式直接被排放到大氣環境中，在造成浪費的同時產生污染。因此，低溫余熱發電技術具有非常廣闊的前景，其應用對于我國的可持續發展戰略實施起到推波助瀾的作用。

1、低溫余熱發電技術概述

余熱指的是在能源燃燒過程中散發出來的熱量在完成必要的生產工序之后所殘留的熱量，余熱發電技術將這些剩余的熱量轉化成為電能，具有很強的節能環保作用。在大多數的制造行業中存在非常多的低品位余熱，綜合利用這些能量將產生巨大額經濟與社會效益。由于余熱發電并不是常規的火力發電廠，基于制造企業的工藝與設備條件，余熱發電具有以下特點：以熱定電，隨著生產工藝以及設備的不同產生的余熱量也不一樣，所以需要基于余熱量決定發電的量；熱源中的含塵量非常高，容易造成粘結合堵塞，需要除塵處理；熱源具有腐蝕性可能造成設備損壞；安裝場地受到限制，需要進行統籌規劃。

2、低溫余熱發電工程單壓與雙壓系統的比較

2.1基本性能比較

單壓系統是使用單壓純冷凝鍋爐實現發電的系統，其組成相對簡單，通常單壓系統的余熱鍋爐排煙溫度在170℃；雙壓系統則是采用的則是雙壓余熱鍋爐以及單級補汽汽輪機，基于能量的梯級利用原理實現發電。

2.2計算模型比較

單壓系統中，換熱器模型的模擬為：產生余熱煙氣、經過鍋爐過熱器、蒸發器、經過省煤器；汽水系統的流程為凝結水泵、經過省煤器、然后是銅鼓蒸發器、過熱器、最后達到汽輪機的入口。

雙壓系統中，換熱器模型為：產生的余熱煙氣、依次經過中壓過熱器、低壓過熱器。最后通過中壓省煤器和凝結水加熱器；汽水系統的流程為：通過凝結水泵、然后是低壓凝結水加熱器，水會分成兩路，其中低壓段通過低壓蒸發器然后低壓過熱器，最終到達汽輪機的補汽入口，其中中壓段會通過中壓給水泵、中壓省煤器、中壓蒸發器以及中壓過熱器，最終達到汽輪機的補汽入口。

3、低溫余熱發電工程單壓與雙壓系統的選擇應用

當前，我國制造行業中對單壓系統的使用較為廣泛，其技術也相對成熟，因此選擇單壓系統汽輪機的技術工藝較為可靠，需要承擔的風險更小，更多的工程項目以單壓系統作為發電機組選擇的關鍵；而雙壓汽輪機的應用相對較少，其中補汽的投入是實現雙壓系統穩定運行的關鍵點，解決補汽投入的問題才能夠確保其穩定性。如在我國南方某汽輪機廠，設計氣缸的過程中將補汽進入的汽室的空間進行擴充，補汽進入到氣缸之后能夠立即向周邊擴散，以減輕補汽對主流蒸汽產生的沖擊，讓氣流的流動趨于均勻；此外，補汽的蒸汽多處于飽和狀態，具有很大的相對濕度，為了防止汽機中出現過多的水滴，設計中還增加了防水滴濾網，以減少對主流蒸汽的影響；在補汽投入的過程中補汽口與補汽之間會出現一個溫度差，造成補汽進入之后產生不均勻膨脹現象，影響到機組的穩定運行，甚至出現安全隱患。因此，某汽輪機廠為了避免補汽過程中氣缸的壁溫過低，增加導汽管，隔絕補汽與汽缸壁的直接接觸，確保不會因為溫差導致機組運行異常。這樣的方式能夠保證補汽的投入狀態良好，進而實現雙壓系統的穩定運行。

在青島的某汽輪機廠中，補汽控制的方式設置有兩種，分別是以簡單手動方式進行控制的補汽方式和有控制的補汽方式，通過數字化技術基于機組的負荷變動，使用電調節器進行控制，能夠調節補汽門的開閉狀態，保證補汽的壓力在正常范圍內，在汽輪機滑壓狀態下非常適用。余熱發電系統的原則是在不影響主要生產活動的前提下開展，如在鋼鐵燒結的余熱系統中，發電系統不能夠影響其燒結生產的主要功能。在設計過程中往往對這一方面的考慮不全面，造成補汽系統難以正常運行，建議6MW以下的機組采用單壓系統余熱發電技術更好。

結束語

綜上所述，低溫余熱發電工程是當前非常重要的降低能耗的技術手段，對于我國的節能減排發展非常重要。本文探析低溫余熱發電工程中單壓與雙壓系統的特點與各自的優勢，然后論述其選擇應用，只有基于工程的實際情況使用不同的余熱發電方案才能夠實現更大的社會效益與經濟效益。

參考文獻：

[1] 成嶺，薛瑩瑩，苗常海等.純低溫余熱發電系統最優蒸發壓力計算方法[J].電力科學與工程，2013，（10）：49-53.

[2] 湯元強，余岳峰.低溫余熱雙循環發電系統的設計與優化[J].動力工程學報，2012，32（6）：487-493.