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在工业生产过程中，锅炉的热效率通常85%-90%，6%-10%左右的热量通过排烟损失，而汽轮机的热效率一般只有38%-48%，剩余40%以上的热量主要通过汽轮机的循环冷却系统散发到大气中，未能得到有效的利用。
1、汽轮机分类
按汽轮机的功能分类，可分为凝汽式、抽汽式和背压式三大类。
凝汽式汽轮机是指工作的蒸汽除中途抽出供给水回热加热之外，全部进入凝汽器冷凝成凝结水的汽轮机。这种汽轮机只带电力负荷。
抽汽式汽轮机是指蒸汽在汽轮机内工作的中途尚未进入凝汽器之前抽出供热力用户使用的汽轮机。抽汽式汽轮机可同时带电力负荷和热力负荷。
背压式汽轮机是指蒸汽排出汽轮机后不进入凝汽器，排汽仍有较高的压力，可用于供热或其他用途或进入较低压力的汽轮机中继续做功。
2、汽轮机冷却系统分类
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。
2.1 湿式-开式冷却系统介绍
以江、河、湖、海和水库的水作为冷却水的供水系统。水资源充沛的地区多采用开式冷却系统。河水经循环水泵抽入凝汽器中作为冷却水对汽轮机排汽进行凝结，冷却水吸收热量后直接排放入河水中。缺点：夏季高温期，排水温度较高，对环境产生热污染，生态平衡易受到破坏。
2.2 、湿式-闭式冷却系统介绍
冷却水在凝汽器与冷却塔之间进行循环的冷却方式，冷却塔循环水供水温度一般高于当地夏季湿球温度3-5℃，供回水温差5-15℃。适用于：水资源不太充沛的地区，闭式冷却系统应用较多。
缺点：闭式冷却系统冷却水的表面蒸发和排污约占全厂耗水量的65%以上，耗水量大，易形成和其他国民经济部门争水的现象；过度的耗水，导致区域性水资源供需矛盾突出；甚至使生态环境遭到永久性破坏。
2.3、直接空冷系统介绍
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。汽轮机排汽通过粗大的排汽管道送到室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过散热器外表面，将排汽冷凝成水，凝结水再经泵送回汽轮机的回热系统。
直接空冷系统的特点是设备少，系统简单，防冻性能好，占地少，通过对风机转速调节或投切风机可灵活调节空气量，基建投资相对较低。不足之处是对环境风速及风向很敏感，风机群噪声较大，厂用电略高，启动时造成凝汽系统内真空建立的时间长，冬季运行背压高于间冷。
2.4、带喷射式（混合式）凝汽器的间接空冷系统（海勒系统）
海勒系统主要由喷射式凝汽器和空冷塔构成。系统中的中性冷却水进入凝汽器直接与汽轮机排汽混合并将其冷凝，受热后的冷却水绝大部分由冷却水循环泵送至空冷塔散热器，经与空气对流换热冷却后通过调压水轮机将冷却水再送至喷射式凝汽器进入下一个循环。受热的循环冷却水的极少部分经凝结水精处理装置处理后送至汽轮机回热系统。
该系统采用自然通风方式冷却，散热器垂直安装在自然通风冷却塔外圈。其优点是以微正压的低压水系统运行，凝汽器端差小，年平均背压低，可以使机组在较低的背压下运行，发电煤耗优于其它空冷方式，同时较之直接空冷系统适应不同风向大风的能力要高。缺点是设备多、系统复杂，凝结水精处理系统比较复杂，全铝制散热器在极端寒冷地区的防冻性能略差。
2.5、带表面式凝汽器的间接空冷系统（哈蒙系统）
哈蒙系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用表面式对流换热的空冷塔代替混合式蒸发冷却换热的湿冷塔，通常用不锈钢管凝汽器代替铜管凝汽器，用除盐水代替循环水，用密闭式循环冷却水系统代替开式循环冷却水系统。
该系统采用自然通风方式冷却，将散热器水平安装在自然通风冷却塔中。其优点是节约厂用电，设备少，冷却水系统与汽水系统分开，两者水质可按各自要求控制，该系统可以使机组在较低的背压下运行，较之直接空冷系统适应不同风向大风的能力要高。缺点是空冷塔占地大，基建投资多，系统中需进行两次表面式换热（汽—水，水—空气），全厂热效率低，冷季必须注意散热器的防冻。
汽轮机乏汽背压与温度的关系
2.6、乏汽直接空冷系统的优缺点分析
汽轮机乏汽背压一般15-25KPa，乏汽温度约55-65℃。
优点是:
①冷却效率高。取消了二次换热所需要的冷却水等中间冷却介质，初始温差大；
②设备少，系统简单，基建投资较少，占地少；
③系统空气量调节灵活，冬季运行防冻性能好。可通过调整风机转速或风机数量来调节进风量，以适应热负荷及气温的变化并防止空冷器内部结冰。
缺点是：
①空冷凝汽器体积比水冷凝汽器体积大的多，庞大的真空系统容易漏气；
②大直径的排汽管道加工比较困难；
③直接空冷大多采用强制通风，因而增加了厂用电量，同时也增加了噪声源。
2.7、混合式间接空冷系统的优缺点分析
汽轮机乏汽背压一般15-25KPa，乏汽温度约55-65℃，空冷岛循环冷却水进水温度50-60℃，空冷岛循环冷却水出水温度40-50℃。
优点是：
①混合式凝汽器体积小，由于传热充分，传热端温差较小，造价低，运行维护方便；
②汽轮机排汽管道短，真空系统小，保持了水冷的特点；
③可与中背压汽轮机配套，煤耗率较低；
④为了保持循环水系统处于微正压状态，避免空气渗入封闭系统，便于发现泄漏点。
缺点是：
①设备多，系统复杂，布置困难；
②由于采用了混合式凝汽器，系统中的冷却水量相当于锅炉给水的40倍，增加了水处理费用；
③自动控制复杂，全铝制散热器的防冻性能差，冷却效果受风的影响大；
④循环水泵功耗较大。
2.8、表面式间接空冷系统的优缺点分析
汽轮机乏汽背压一般15-25KPa，乏汽温度约55-65℃，空冷岛循环冷却水进水温度50-60℃，空冷岛循环冷却水出水温度40-50℃。
优点是：
①设备少，系统比较简单，节约厂用电；
②冷却水系统与凝结水系统分开，两者水质可按各自要求控制；
③散热器在塔内通常呈倾斜布置，带负荷能力受大风的影响小；
④循环水系统处于密闭状态，循环水泵扬程低，消耗功率少，厂用电率低，理论上该系统耗水为零。
缺点是：①冷却水必须进行两次热交换，传热效果差；
②在同样设计气温下，汽轮机背压较高，导致经济性下降；如果保证同样的汽轮机背压，则初始投资会相应增大；
③占地面积大。
3、 低温余热资源利用途径分析
3.1、冬季集中供暖
在供热系统中，热电厂的对外供热介质有汽和热水两种。供热距离(热网半径)采用蒸汽作供热介质，供热距离一般为5~7km，而采用热水作供热介质，供热距离一般可达20～30km：供热的合理距离主要取决于热网热损失的大小；以蒸汽作供热介质时，其热损失较显著，每千米蒸汽热网的压降约0.1～0.15MPa。以热水作供热介质时，其热损失较小，每千米热水热网的温降约1℃。热水热网热损失一般较蒸汽热网小5%～10%或更多。
热电厂供热温度热水宜110-150℃（或≤70KPa的低压蒸汽），回水≤60℃。
民用集中供热供水温度在60-80℃，回水温度在40-60℃之间。
3.2、温室种植恒温恒湿
温室大棚在种植过程中，需要保证恒温恒湿的环境，一般夏季要求28℃，湿度65-75%，冬季要求温度20℃，湿度一般要求40-60%。湿度较高的空气需要更多的热能才能达到所需的温度。通过降低湿度范围，可以更容易地加热和冷却植物生长环境。冷却和湿度控制会占温室设施能源使用的很大一部分。传统上，温室经营者会加热温室，并打开侧面和屋顶的通风口，以排出枝叶表面的湿气。然而，随着近年来能源成本的飙升，这些传统的、效率通常较为低下的方法变得越来越昂贵。
温室大棚供热热水宜45℃，回水40℃。
温室大棚温度制冷冷冻水供水宜7℃，回水温度宜12℃。
3.3、数据中心制冷
数据中心常年稳定释放出低品质余热，如今随着云计算、5G、人工智能等互联网技术的发展，数据中心释放的余热不断增加。除传统制冷方法将余热排入环境外，如何有效回收利用数据中心余热仍是一个亟待解决的问题。
为了降低数据中心制冷成本，各大技术公司想尽办法，例如在贵州利用低成本电价建设超大数据中心集群。微软、谷歌、阿里、腾讯等公司，则将服务器中心建设在海洋、湖泊、山洞中，通过液冷技术和自然环境温度降低成本，无形之中却增加了维护增难度和成本。
总的来说，利用自然环境和低电价区域、提高导热技术，是当前数据中心普遍采用的方式。
实际上，还可采用新一代低温型吸收式制冷技术，为数据中心的制冷节能，提供另外一个思路。
3.4、低温余热废水蒸发浓缩减量技术
对于企业产生的废水，企业应采取处理措施达到相应的排放标准后，方可纳管排放或排入地表水体。对于不含一类污染物的废水及浓度、盐分不高的废水，其处理难度不大，可供选择的处理方法很多，综合经济效益考虑，一般不采用蒸发浓缩法进行处理；但是对于含一类重金属污染物的废水、高浓度废水、高盐分废水，以及处理后需要回用的废水，其处理难度较大，目前企业多采用蒸发浓缩法进行处理。
低温真空蒸发器
低温真空蒸发器主要是在真空负压条件下，将废水加热至沸腾状态（真空负压状态下废水的沸点可降低至30~40℃），沸腾状态下废水中水分蒸发，水蒸气经过换热凝结成液态水，并通过排水槽排出蒸发器。低温真空蒸发器浓缩率可达到70%~95%（视废水水质及比重的不同而异）。其结构紧凑，占地面积小，组装方便；相较于MVR蒸发器，其自动化程度更高，故障率低，运行稳定，维修及保养成本低；仅使用电力作为能源，无须外接蒸气源与外围冷却水，只需要提供电能与少量压缩空气即可，节省了设备投资；超低温蒸发，真空度可达45mbar，蒸发温度最低可达30℃。
3.5、其他余热利用途径
（1）低温余热用于厂区厂房自身冬季采暖、综合电气室制冷 ；
（2）低温余热制冷用于工业生产过程烟气/热风除湿；
（3）低温余热用于工业过程加热、干燥、蒸馏、伴热；
（4）低温热水通过热泵制备低压蒸汽。
4、吸收式热泵技术介绍
工业热泵是一种极具吸引力的工业用能量转换技术。根据应用要求，使用各种热源，不同工质和热泵的输出温度也不同。根据工业应用的温度要求和热泵的进一步发展，将热泵分为四种不同的类型：低温热泵、中温热泵、高温热泵和超高温热泵，如图所示。在该分类方案中，不同类型的热泵严格按照供热温度定义。当供热温度大于160°C时，可直接产生饱和温度为160°C的高压水蒸汽，用于正常的工业蒸汽工艺，因此这种新的分类方案将160°C的输出温度定义为高温热泵和超高温热泵之间的边界。水的正常沸点100°C定义为中温热泵和高温热泵之间的边界，60°C定义为低温热泵和中温热泵之间的边界。
4.1、第一类吸收式热泵
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
工作原理
溴化锂溶液为吸收剂，水为制冷剂，制冷剂液体先从蒸发器的喷淋装置喷淋到传热管上，吸收了传热管内流动的热源水(废热水)的热量而蒸发成低温冷剂蒸汽进入吸收器，低温冷剂蒸汽在吸收器内被溴化锂浓溶液喷淋吸收，成为稀溶液，在吸收过程中放出热量加热应用水，此应用水进入冷凝器。
稀溶液由泵输送到发生器内，受到外界高温热源的加热，产生高压冷剂蒸汽，同时溴化锂溶液浓度提高，成为浓溶液，经换热器放热进入吸收器。高压冷剂蒸汽进入冷凝器凝结放热成冷剂水，同时此放热进一步加热应用水。溴化锂吸收式一类热泵的性能系数大约在1.5~1.7之间。其可以利用15~40℃的废热源，将20~50℃的应用水加热到50~90℃的热水供用。
4.2、第二类吸收式热泵（中温型）
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。
单机制热范围：0.3～15t/h（0.8MPa蒸汽）
驱动热源：80℃以上的废热水、乏汽或蒸汽
制取热媒：不超过175℃的热水或蒸汽
余热源（也是驱动能源）：80℃以上的废热水、乏汽或蒸汽
制热效率COP：0.33~0.48
工作原理：
溴化锂溶液先流入发生器，收到发生器管内外界提供的废热蒸汽(热水)的加热，产生低压冷剂蒸汽，溴化锂溶液浓度提高，成为浓溶液，由泵打入到吸收器。产生的冷剂蒸汽在冷凝器中被冷却成冷剂液体，由泵打入到蒸发器，蒸发器内冷剂液体通过喷淋装置，吸收了传热管内外界提供的废热蒸汽(热水)的热量蒸发成高压冷剂蒸汽进入吸收器，该冷剂蒸汽被溴化锂浓溶液吸收，成为溴化锂稀溶液，同时产生吸收热，加热了应用热水。溴化锂吸收式二类热泵的性能系数在0.4~0.6之间。由于溴化锂吸收式二类热泵用的是60~100℃的废热，冷却水在10~40℃时，输出的热水或蒸汽的温度可在100~150℃，因此节能效果十分明显。
由于溴化锂溶液的特殊性质，在利用废热蒸汽时，并不是所有60~100℃范围内的蒸汽或热水都能输出100~150℃的热水或蒸汽的，它与冷却水的温度有关，更重要的与溴化锂溶液的浓度有关(浓度太高容易结晶)，也与溴化锂溶液的放气范围有关。放气范围小，溶液循环量大，热效率低，反之亦然。
4.3、第二类吸收式热泵（低温型）
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。
低温型吸收式热泵最低余热源最低可达35℃，当余热源为35-60℃的热水时，可制取45-75℃热水；当余热源为60℃以上的热水时，可制取80℃热水，COP值＜0.5,电耗仅为0.6%。热源端供回水温差10℃。
5、吸收式制冷技术介绍
溴化锂制冷机就是我们常说的溴化锂制冷吸收机组。
其工作原理就是利用溴化锂作为吸收剂，水溶液作为制冷剂。在其中一个变量等同的情况下，比如条件温度，溴化锂水溶液浓度越高，吸水的效果就越好，吸水能力越突出，溴化锂制冷机的制冷效果自然更好。
溴化锂以热能为动力源，水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂，生产冷源水，称为溴化锂制冷机。其热源主要包括蒸汽、热水、煤气和油等，可分为直燃式、蒸汽式、热水式。
1、蒸汽型吸收式冷水机组：驱动热源为0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa的蒸汽，COP值为1.3；
2、烟气型吸收式冷水机组：驱动热源为250℃以上的烟气，COP值为1.45；
3、直燃型吸收式冷水机组：驱动热源为燃气、燃油，COP值为1.39；
4、热水型吸收式冷水机组：驱动热源为80℃的热水，COP值为0.75-0.8；
5、电螺杆冷水机组：COP值为2.5-5；
5.2、低温型吸收式制冷机组
主体由蒸发器、吸收器组成的下筒体，冷凝器、发生器组成的上筒体，溶液热交换器、溶液泵、冷剂泵、抽气系统等组成。
制冷机工作时，主体处于真空状态。蒸发器内，低温冷剂水吸收来自用户的冷媒水的热量，使冷媒水温度降低；同时，冷剂水蒸发成冷剂蒸汽。吸收器内，溴化锂浓溶液吸收蒸发器内冷剂蒸汽后变成稀溶液。稀溶液在溶液泵的作用下，经过溶液热交换器的加热升温后，最后送至发生器内进行加热。 发生器内，稀溶液通过高温热水的加热，成为高温浓溶液；同时产生大量的高温冷剂蒸汽。浓溶液经溶液热交换器与吸收器来的稀溶液换热后，进入吸收器。同时，产生的冷剂蒸汽进入冷凝器内被冷却，成为低温冷剂水。冷剂水经降压节流后进入蒸发器，这样就完成一个制冷循
环。
低温吸收式热泵的制冷机组，完全以60℃以上的低温热源作为驱动能源，高效的制取生产、生活用冷，出水温度可低至5℃左右，转换效率可达80%以上。制冷基本流程是：蒸发器中的冷剂水吸取制冷媒介的热量后(即制冷过程)，蒸发成冷剂蒸汽进入吸收器。吸收器中溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成稀溶液，同时放出的吸收热通过冷却系统放出。而稀溶液由溶液泵送往发生器，被驱动热源水加热浓缩成浓溶液返回到吸收器。浓缩过程产生的冷剂蒸汽进入冷凝器，通过冷却系统使蒸汽冷凝成冷剂水，进入蒸发器开始下一个循环，从而形成一个完整的工艺流程。
低温型吸收式制冷机组，最低余热源最低可达65℃，可制取7-12℃（最低可制取2℃）冷冻水供应夏季制冷。热源水温度越高，设备能效越高，制取冷冻水温度越低。，COP值＜0.93,电耗仅为0.6%。热源端供回水温差5℃。
7、热电厂循环冷却水余热供暖方案
第二类吸收式制热机组的能效为0.5左右，即即利用10000kW的废热量可以获得5000kW左右热媒热量。相当于把废热源中的50%左右的热能提取出来再利用，满足生产工艺或生活需要的热能。由于它不消耗一次能源和高品位热能，所以极为节能。
在如下应用中，来自化企业的45℃工艺废水余热作为驱动热源。吸收器中产生的60℃的热水进入供暖管网，在冬季为厂区车间和办公楼等建筑进行供暖。
8、热电厂循环冷却水余热供暖方案
应用效果：
以300MW发电机组凝汽器余热回收为例：
1、可回收凝汽器余热120MW，增加供热面积240万平，每年可增加供热152万GJ；
2、每年可节省标煤4.3万吨，减少CO2排放量11.26万吨、SO2排放量365吨、NOX排放量318吨、灰渣量1.3万吨。
9、循环冷却水余热制冷方案
低温吸收式热泵制冷机组完全利用低品位热能作为发生器的驱动能源，通过蒸发器吸收换热工质的热量，产生高效的制冷效果，在吸收器及冷凝器中将设备的热量通过常温形式散发。
在应用中，以锅炉冷凝水、烟气、烘干炉热风等原本要排放的废热，通过换热器获取65℃低温热水作为发生器的驱动热源，通过蒸发器制取7℃的冷水，可用于生产工艺或建筑用冷。采用低温吸收式热泵，可大幅度降低能源消耗、节省水资源、减少碳排放。
在目前生产、生活用冷中，大部份采用的是电、蒸汽、或天然气作为驱动能源，加剧了环境污染，同时增加能耗成本。在有低温热源的场所配置低温吸收式热泵制冷机组，提供生产、生活用冷，是节能降耗和保护环境的有效技术措施。可作为驱动热源的废热形式：60℃以上的废热水、乏汽、110℃以上的烟气等。可提供冷：5℃-25℃冷水。机组的耗电量为输出功率的0.006，制冷量与电耗比值高达167。如以热能计算，制冷效率可达80%，即利用10000kW废热作为驱动热源，可获取8000kW的生产和生活所需的冷量，而机组只消耗不到5kW的电能。
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