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1、概述
电厂汽轮机做功后的乏汽，需经汽轮机凝汽设备冷却为凝结水，按冷却方式，冷却系统可以分为湿式冷却系统(水冷系统)和干式冷却系统(空气冷却系统)两大类。
直接空冷系统是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换。所需冷却空气，通常由机械通风方式供应。直接空冷所用的空冷凝汽器是由外表面镀锌的椭圆形钢管外套翅片的若干个管束组成的。
电厂直接空冷技术因其具有占地面积小、换热效率高、设备维护方便、运行可靠、节水的特点在我国富煤贫水地区得到了广泛使用，但经济性较湿冷机组明显偏差，其中冷端损失是热力循环中的最大损失，对于直接空冷机组一般可占到燃料总发热量的40% 以上。乏汽热量对于电厂来说是废热排放，但对于仅需低品位热源的建筑采暖而言，则构成巨大的能源浪费。因此，充分利用直接空冷机组乏汽余热供热，可以有效提高电厂的综合能源利用效率，符合节能减排的国策，不仅对国民经济的可持续发展和改善不断恶化的大气环境能起到重要的推动作用，而且可对提高城市居民的生活质量做出重要的贡献，具有非常显著的经济、社会与环境效益。
2、空冷岛乏汽余热回收技术分类
空冷岛乏汽余热回收技术主要包括：
（1）汽轮机高背压运行供热技术；
（2）溴化锂吸收式一类热泵回收汽机冷端余热技术；
（3）溴化锂吸收式二类热泵回收汽机冷端余热技术；
（4）蒸汽喷射器回收汽轮机冷端乏汽余热技术。
2.1 汽轮机高背压运行供热技术
汽轮机高背压运行供热技术在理论上可以实现很高的能效，国内外都有很多成功的研究成果和运行经验。湿冷凝汽式汽轮机改造为高背压运行供热后，凝汽器成为热水供热系统的基本加热器，原来的循环冷却水在热网系统中进行闭式循环，可有效地利用汽轮机凝汽所释放的汽化潜热。当需要更高的供热温度时，则在尖峰热网加热器中利用汽轮机抽汽进行二次加热。尽管汽轮机真空度降低后，在相同的进汽量下与纯凝工况相比，发电量会减少，并且汽轮机的相对内效率也有所降低，但因降低了热力循环中的冷源损失，系统总的热效率仍会有很大程度的提高。
高背压供热方式基本原理是通过提高低压缸排汽压力至40 ～ 70 kPa，热网循环水直接进入凝汽器加热。由于湿冷机组较空冷机组设计背压较低，因此在机组进行高背压供热改造时，汽轮机须在供热季与非供热季交替时停机更换低压缸转子，大大地增加了机组启停机频率及运行维护难度。
2.2 溴化锂吸收式一类热泵回收汽机冷端余热技术
目前，基于吸收式热泵的乏汽余热回收技术以其高效节能和具有显著经济效益的特点，尤为引人注目。常以溴化锂溶液作为工质，对环境没有污染，不破坏大气臭氧层，可回收利用各种低品位的余热或废热，达到节能、减排、降耗的目的，且具有高效节能的特点。电厂进行乏汽余热回收利用时在热网首站内设置吸收式热泵机组，以汽轮机抽汽为驱动能源，驱动机组内溴化锂溶剂循环做功，产生制冷效应，回收乏汽中的余热。消耗的驱动蒸汽热量与回收的乏汽余热量一同加入到热网水中，从而达到把低温热源的热量提取到中温热源中去的目的。
第一类吸收式热泵,也称增热型热泵,是利用少量的高温热源，产生大量的中温有用热能。即利用高温热能驱动,把低温热源的热能提高到中温，从而提高了热能的利用效率。第一类吸收式热泵的性能系数大于1，一般为1.5～2.5。
单机制热范围：0.3MW～60MW
制取热水：不高于100℃
驱动热源：
蒸汽——0.1MPa~0.8MPa
热水——90℃以上
烟气——250℃以上
燃料——天然气、城市煤气、轻油等
余热源：10～70℃乏汽或热水，供回水温差10℃
制热效率COP：1.7~2.4
利用热泵技术进行改造时，驱动热源来自于汽轮机组的排汽，吸收剂采用溴化锂，冷却剂为水。由于水的沸点随着压力降低而降低，可以用来提取汽轮机组排汽中的低位热能，再通过回收、转换、提取等工艺，制取采暖所需的高温热水。通常，溴化锂吸收式热泵由取热器、加热器、浓缩器及再热器等4个部分构成，工艺流程示意图见图1所示。
2.2.1 取热器
取热器的作用是将介质水转变为水蒸气，其工作原理利用了水在低真空条件下会发生低温沸腾、气化的现象。取热器工作原理如图2所示。
2.2.2 加热器
加热器的作用是利用吸收的热量加热循环管道内的水，从而实现低温热源的热量向被加热热媒转移。加热器工作原理见图 3。水蒸气在加热器内，以溴化锂溶液进行喷淋，溴化锂溶液将水蒸气转变为水溶液并产生大量热能，将加热器内循环管路中的水加热，使其温度逐渐升高。
2.2.3 浓缩器
浓缩器的作用是将吸收水蒸气后被稀释的溴化锂溶液再度进行浓缩，重新获得高浓度的溴化锂溶液。利用汽轮机的抽汽，在浓缩器内对已经稀释放热的溴化锂稀溶液进行浓缩，浓缩后的溴化锂溶液输送回加热器内继续吸收水蒸气热能来加热供水。浓缩器工作原理见图4所示。
2.2.4 再热器
浓缩器产生的高温水蒸气送至再热器，对热水进行二次加热，使水温上升到更高温度。再热器工作原理如图5所示。在再热器内，利用来自浓缩器高温水蒸气凝结产生的热能，对加热器内已经过一次加热的水再次进行加热，蒸汽的凝结水输送到蒸发器继续进行下一次循环蒸发。
2.3 溴化锂吸收式二类热泵回收汽机冷端余热技术
第二类吸收式热泵，也称升温型热泵,是利用大量的中温热源产生少量的高温有用热能。即利用中低温热能驱动,用大量中温热源和低温热源的热势差，制取热量少于但温度高于中温热源的热量，将部分中低热能转移到更高温位，从而提高了热源的利用品位。第二类吸收式热泵性能系数总是小于1，一般为0.4～0.5。两类热泵应用目的不同,工作方式亦不同。但都是工作于三热源之间，三个热源温度的变化对热泵循环会产生直接影响，升温能力增大，性能系数下降。
主体由蒸发器、吸收器组成的上筒体，冷凝器、发生器组成的下筒体，溶液热交换器、溶液泵、冷剂泵、抽气系统等组成。制热机组工作时，主体处于真空状态。
发生器内溴化锂溶液受热浓缩为浓溶液，同时产生的冷媒蒸汽进入冷凝器，经冷却水冷却凝结成冷媒水，冷媒水被冷媒泵输送进入蒸发器，冷媒水在蒸发器内吸收传热管余热而蒸发，产生冷媒蒸汽进入吸收器；浓溶液经溶液泵输送，在热交换器吸收热量后进去吸收器，与来自发生器经换热器降温后的浓溶液吸收，浓溶液变稀溶液且温度升高，产生的吸收热被传热管的热水吸收。如此循环完成热水加热。
2.4、蒸汽喷射器回收汽轮机冷端乏汽余热技术
压力较高的工作蒸汽经喷嘴加速形成高速射流，压能转化为动能，喷嘴周围压力降低，在吸入室形成低压区，低压蒸汽经吸入口被卷吸进入吸入室，并与高速射流混合，在扩压器中升压。扩压器出口混合蒸汽压力（背压）无法恢复到入口蒸汽压力，即射流热泵能工作的前提条件是入口蒸汽和出口蒸汽存在压差，压差要求与背压、吸入蒸汽压力有关，如背压为 0.6MPa 时，吸入蒸汽压力 0.3MPa 时，工作压力需达到 0.90MPa 以上（见 2.3 计算实例）。可卷吸的蒸汽量与工作蒸汽量的比值称为喷射效率。
3、溴化锂吸收式一类热泵回收汽机余热技术方案
该技术采用乏汽型吸收式一类热泵，将汽轮机乏汽直接送至溴化锂热泵，乏汽15-30KPa,进入热泵后放热生成凝结水，热泵以汽轮机抽汽作为驱动热源，以汽轮机乏汽作为低温余热源，产生90℃热水用于集中供暖。
下面以20MW干熄焦余热发电机组为例，主要设计参数计算结果如下：
3.1 发电机组主要设计参数
3.2 乏汽型一类吸收式热泵计算参数
由上表可以看出，采用乏汽型一类吸收式热泵，可回收汽轮机乏汽余热19.39-23.18MW，产生90℃热水1442-1550t/h，按照采暖天数150天、供暖单价38元/GJ计算，一个供暖季的供暖收益可达2664万元。
3.3 驱动热泵消耗蒸汽参数
由于采用一类热泵消耗部分0.6MPa的蒸汽，主要来源于汽轮机抽汽，消耗此部分抽汽会导致采暖季发电减少，由此带来的成本见下表;
3.4 热泵系统自身电耗计算
4、低温型溴化锂吸收式热泵+蒸汽喷射器余热回收技术方案
本方案采用低温型溴化锂吸收式热泵+蒸汽喷射器联合余热回收，14.29t/h的0.6MPa抽汽送至一级蒸汽喷射器作为驱动蒸汽，喷射器产生的吸力抽取10t/h的汽轮机冷端乏汽，将乏汽增压至36-66KPa(70-86℃)，然后进入第二级蒸汽喷射器，同样以0.6MPa抽汽送作为驱动蒸汽，最终增压生成48.57t/h的88-100℃的低压饱和蒸汽。
剩余的汽轮机冷端乏汽则经一级凝汽器冷凝回收，一级凝汽器的循环水供回水温度为35/45℃，45℃的热水送往低温型吸收式热泵，回收45%的热量后，将50℃的热网回水加热至60℃。然后进入二级凝汽器加热，二级凝汽器热源为二级蒸汽喷射器出口的低压饱和蒸汽，热网水被加热至95-98℃，乏汽冷凝为80℃凝结水，与一级凝汽器凝结水混合后进入除氧器。
90-98℃的凝结水采暖季可以用于集中供暖，也可以用于电厂或焦化厂的浓盐水低温负压真空闪蒸，实现浓盐水的浓缩分盐。
4.1 蒸汽喷射器计算选型
4.2 凝汽器及低温热泵计算
4.3 运行成本及经济效益核算
由上表可以看出，采用该方案，可回收汽轮机乏汽余热32.33-38.96MW，产生95-98℃热水632-762t/h，按照采暖天数150天、供暖单价38元/GJ计算，一个供暖季的供暖收益可达1592-1919万元。除去运行成本，净收益1138-1501万元。
5、总结
以上两种工艺路线：采用一类热泵的投资成本高，每年的回收利润高；采用低温型二类热泵+蒸汽喷射器，一次投资低、设备占地面积小，净利润略低。且以上计算结果根据各地电价和采暖价格或废水浓缩分盐收益不同结果会有较大差异，须具体情况具体分析计算。
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