余热发电基本原理与设备构成
余热发电设备体系本质上是将工业生产过程中排放的废热转换为电能的高效能源回收系统。典型余热发电系统由四大核心单元组成：余热收集装置、热力转换设备、发电机组和控制系统。其中余热锅炉作为热能收集的核心设备，根据烟气温度不同可分为立式、卧式两种结构，在水泥、钢铁、玻璃等行业应用最为广泛。值得注意的是，不同工业场景的余热特性（温度、流量、介质成分）直接影响着设备选型方案。
余热锅炉系统技术解析
作为余热发电的首道关卡，余热锅炉承担着关键的热能转换功能。当前主流的立式水管锅炉采用模块化设计，可适应300-650℃的烟气温度范围，热回收效率可达65%以上。在钢铁行业烧结余热回收中，双压锅炉系统能同时产生高、低压蒸汽，实现热能的梯级利用。如何判断锅炉选型是否合理？这需要结合烟气露点温度、粉尘含量等参数进行综合考量，防止出现低温腐蚀或积灰堵塞问题。
汽轮机选型与配置要点
蒸汽动力转换环节中，汽轮机是将热能转化为机械能的核心设备。根据进汽参数差异，通常分为凝汽式、背压式、抽凝式三种类型。对于余热发电项目，中低温余热（200-400℃）多选用单级冲动式汽轮机，其结构紧凑、启停灵活的特点尤其适合波动工况。某水泥厂案例显示，配置15MW补汽式汽轮机组后，年发电量提升23%，投资回收期缩短至3.8年。
ORC低温发电系统创新应用
针对100-300℃的中低温余热，有机朗肯循环（ORC）系统展现出独特优势。该设备采用低沸点有机工质（如戊烷、硅油），通过蒸发器、膨胀机、冷凝器的协同工作实现发电。与蒸汽轮机相比，ORC系统具有全封闭运行、无需除氧设备、维护成本低等特点。在焦化行业荒煤气余热回收中，双循环ORC系统可将热效率提升至18%，特别适合处理腐蚀性较强的废气介质。
关键辅助设备技术规范
完整的余热发电系统还需配置完善的辅助设备体系。热交换器的选型直接影响系统效率，板式换热器因传热系数高（可达6000W/m²·K）而广泛应用。循环水系统需配置变频水泵和智能加药装置，将浓缩倍数控制在3-5倍以降低水耗。在控制系统方面，DCS（分散控制系统）与SIS（安全仪表系统）的联动配置，可确保发电机组在复杂工况下的稳定运行。
设备选型与系统集成策略
余热发电设备的选型需要遵循"量体裁衣"原则。对于间歇性余热源，建议配置储热罐+可调补燃系统；粉尘含量高的烟气应选用防磨型锅炉管束设计。某玻璃熔窑余热发电项目通过采用双压系统+补汽式汽轮机的集成方案，使吨玻璃能耗降低12.7kWh。系统集成时还需注意设备间的参数匹配，如锅炉出口压力与汽轮机进汽压力的合理差值应控制在0.3MPa以内。
通过以上分析可见，余热发电设备体系的选择需综合考虑热源特性、运行工况和投资回报等多重因素。随着ORC技术、纳米隔热材料等创新技术的应用，未来余热发电设备将向小型化、智能化方向持续发展。企业通过科学配置余热锅炉、汽轮机等核心设备，不仅能实现显著的节能效益，更能为碳达峰目标作出实质贡献。