第3章 節(jié)能技術(1)

1、12123余能的利用余能的利用熱能的梯級利用熱能的梯級利用余熱利用新技術余熱利用新技術33企業(yè)能量平衡管理企業(yè)能量平衡管理3 463l一、余能資源種類一、余能資源種類l二、余能的利用方式二、余能的利用方式l三、余能利用系統三、余能利用系統4l余能：余能：輸人系統的總能量在利用過程中可分為已利輸人系統的總能量在利用過程中可分為已利用的有效能和未能利用的損失能用的有效能和未能利用的損失能，對有效能的重復利用和損失能的部分回收利用總稱為可回收的能量，簡稱余能。5一、余能資源種類一、余能資源種類l(一一)按余能資源的能量形式分類：按余能資源的能量形式分類：可燃性余能、載熱性余可燃性余能、載熱性余能和有

2、壓性余能能和有壓性余能。1. 可燃性余能：可燃性余能：可以作為燃料利用的可燃物，包括排放的可燃廢可以作為燃料利用的可燃物，包括排放的可燃廢氣、廢液、廢料等。氣、廢液、廢料等。 可燃氣體的余能量可按下式計算可燃氣體的余能量可按下式計算 Qg=Vg (12636CO+10798H2+3818CH4) 式中，式中，Vg一每小時產生的可燃氣體量一每小時產生的可燃氣體量，m3/h (標況下標況下)6 2.2.載熱性余能：載熱性余能：載熱性余能就是余熱，包括各種排載熱性余能就是余熱，包括各種排汽、產品、物料、廢物、工質、冷卻水等所帶出的汽、產品、物料、廢物、工質、冷卻水等所帶出的高溫熱。如鍋爐和窯爐的煙道

3、氣，燃氣輪機、內燃高溫熱。如鍋爐和窯爐的煙道氣，燃氣輪機、內燃機的排氣，焦炭、熟料、爐渣等的高溫物理熱等。機的排氣，焦炭、熟料、爐渣等的高溫物理熱等。 高溫煙氣余熱可按下式計算：高溫煙氣余熱可按下式計算： Qex=BVextexCex B單位時間燃料平均耗量，kg/h或m3/h Vex單位燃料燃燒產生的煙氣量 ，m3/kg或m3/m3 tex煙氣排出時的平均溫度(); Cextex溫度對應的煙氣平均比熱, kJ/(m3 ) 7 高溫產品余熱可按下式計算高溫產品余熱可按下式計算 Qp=GpCp(tP-t0) Gp高溫產品產量，kg/h Cp高溫產品平均比熱,kJ/(kg ) tP高溫產品的溫度(

4、); t0環(huán)境溫度()。8 3. 3. 有壓性余能：有壓性余能：通常又稱為余壓，它是指某些排氣通常又稱為余壓，它是指某些排氣、排水等有壓力或有落差流體的能量。利用有壓流體、排水等有壓力或有落差流體的能量。利用有壓流體可以驅動機械作功或發(fā)電?？梢则寗訖C械作功或發(fā)電。 利用有壓流體的低位能發(fā)電的功率可按下式計算：利用有壓流體的低位能發(fā)電的功率可按下式計算： W=gGH/102=1000GH/102=9.81GH G-通過水輪機水的流量, m3/s H水輪機工作水頭, m 水輪機的效率, %9(二二) 依據余熱資源載熱體形態(tài)分類依據余熱資源載熱體形態(tài)分類 (1) 固態(tài)載體余熱資源：固態(tài)載體余熱資源：

5、包括固態(tài)產品和固態(tài)中間產包括固態(tài)產品和固態(tài)中間產品的余熱資源、排渣的余熱資源及可燃性固態(tài)廢料。品的余熱資源、排渣的余熱資源及可燃性固態(tài)廢料。 (2) 液態(tài)載體余熱資源：液態(tài)載體余熱資源：包括液態(tài)產品和液態(tài)中間產包括液態(tài)產品和液態(tài)中間產品的余熱資源、冷凝水和冷卻水的余熱資源、可燃性品的余熱資源、冷凝水和冷卻水的余熱資源、可燃性廢液。廢液。 (3) 氣態(tài)載體余熱資源：氣態(tài)載體余熱資源：包括煙氣的余熱資源、放散包括煙氣的余熱資源、放散蒸汽的余熱資源及可燃性廢氣。蒸汽的余熱資源及可燃性廢氣。10 (三三) 余熱資源等級劃分余熱資源等級劃分 余熱資源等級按余熱利用投資回收期劃分。余熱資源可分余熱資源等級

6、按余熱利用投資回收期劃分。余熱資源可分為為一、二、三等余熱資源一、二、三等余熱資源，其中一等余熱資源應優(yōu)先回收，其中一等余熱資源應優(yōu)先回收，二等應盡快回收，三等可視情況回收。，二等應盡快回收，三等可視情況回收。11(四四) 余熱資源量計算方法余熱資源量計算方法 余熱載體下限溫度：當余熱利用設備排出的介質溫度低于余熱載體下限溫度：當余熱利用設備排出的介質溫度低于表中的余熱載體下限溫度時，其余熱資源量的計算應按該表中的余熱載體下限溫度時，其余熱資源量的計算應按該排除溫度為余熱載體的下限溫度。排除溫度為余熱載體的下限溫度。12 余熱資源量按下式計算：余熱資源量按下式計算： 式中 Qy年余熱資源量，k

7、g/a； mi第i種余熱載體流量，kg/h或m3/h; Qdiy第i種單位余熱載體中可燃成分完全燃燒釋放的熱量； h1i，h2i第i種余熱載體排出狀態(tài)下和下限溫度時的比焓； i排除第i種余熱載體的設備年運行小時數。i)2ih1i(hydiQn1iimyQ13余能的利用方式有兩種余能的利用方式有兩種:一是當熱源使用，如通過燃燒器、換熱器等設備來預熱空，如通過燃燒器、換熱器等設備來預熱空氣、烘干產品、產生熱水或蒸汽、進行供熱或制冷等氣、烘干產品、產生熱水或蒸汽、進行供熱或制冷等; ;另一種是動力利用，即把余能通過動力機械轉換為機械功，即把余能通過動力機械轉換為機械功，帶動轉動機械或帶動發(fā)電機轉換為

8、電力。，帶動轉動機械或帶動發(fā)電機轉換為電力。 各種余能利用的基本方式見表各種余能利用的基本方式見表3-33-3。141. 干法熄焦余熱利用系統干法熄焦余熱利用系統 焦炭是由煤在煉焦爐中經高溫加熱釋放出揮發(fā)份焦炭是由煤在煉焦爐中經高溫加熱釋放出揮發(fā)份而生成的產品。而生成的產品。 煉焦爐排出的焦炭，其溫度高達煉焦爐排出的焦炭，其溫度高達1000左右。左右。 常規(guī)采用常規(guī)采用濕法熄焦?jié)穹ㄏń?，將冷水噴淋赤焦進行冷卻，將冷水噴淋赤焦進行冷卻，不但赤焦顯熱全部浪費，而且造成大氣熱污染。不但赤焦顯熱全部浪費，而且造成大氣熱污染。151. 干法熄焦余熱利用系統干法熄焦余熱利用系統 干法熄焦干法熄焦則是用惰性

9、氣體經密封的熄焦室，對赤則是用惰性氣體經密封的熄焦室，對赤焦進行冷卻。被加熱的高溫氣體送入余熱鍋爐作焦進行冷卻。被加熱的高溫氣體送入余熱鍋爐作熱源，產生蒸汽用于工藝需要或發(fā)電。熱源，產生蒸汽用于工藝需要或發(fā)電。 干法熄焦余熱利用的生產流程如圖干法熄焦余熱利用的生產流程如圖3-1所示。所示。16l溫度約溫度約1000的赤焦出煉焦的赤焦出煉焦爐后，由盛焦桶爐后，由盛焦桶1吊至干熄吊至干熄焦室焦室2內，被循環(huán)氣體冷卻內，被循環(huán)氣體冷卻到到200后，由排料裝置后，由排料裝置3送送至帶式運輸機至帶式運輸機4運往貯焦槽運往貯焦槽。17l作為熄焦用的惰性氣體由循作為熄焦用的惰性氣體由循環(huán)風機環(huán)風機5 5將冷

10、風從干法熄焦將冷風從干法熄焦室底部鼓入，流過赤焦層被室底部鼓入，流過赤焦層被加熱到加熱到800800一一850 850 ，進入，進入沉降室沉降室6 6，除去大粒焦粉后，除去大粒焦粉后送入余熱鍋爐送入余熱鍋爐7 7作熱源。作熱源。 18l從余熱鍋爐從余熱鍋爐7 7尾部排出的氣尾部排出的氣體降溫至體降溫至200200左右，經除左右，經除塵器塵器8 8除去焦粉后，用循環(huán)除去焦粉后，用循環(huán)風機打入熄焦室繼續(xù)循環(huán)使風機打入熄焦室繼續(xù)循環(huán)使用用19l給水預熱后用給水泵給水預熱后用給水泵1010打入打入余熱鍋爐，用循環(huán)水泵余熱鍋爐，用循環(huán)水泵1111進進行爐水的強迫循環(huán)。從汽包行爐水的強迫循環(huán)。從汽包121

11、2產生的飽和蒸汽，經繼續(xù)產生的飽和蒸汽，經繼續(xù)加熱后變成過熱蒸汽，可供加熱后變成過熱蒸汽，可供發(fā)電使用。沉降室及除塵器發(fā)電使用。沉降室及除塵器排出的焦粉，由焦粉輸送機排出的焦粉，由焦粉輸送機9 9送至粉槽。送至粉槽。202. 2. 工業(yè)爐冷卻水熱量利用系統工業(yè)爐冷卻水熱量利用系統l對于一般工業(yè)爐對于一般工業(yè)爐( (冶金爐冶金爐) )，其冷卻水套，其冷卻水套1 1的水溫的水溫可達可達8080一一90 90 ，這些熱，這些熱水可直接供給熱用戶水可直接供給熱用戶2 2，也可經余熱加熱器也可經余熱加熱器3 3提高提高溫度后供給熱用戶溫度后供給熱用戶4 4。用。用戶排出的水集中在貯水戶排出的水集中在貯水

12、箱箱5 5，然后由泵，然后由泵6 6將冷水將冷水供給工業(yè)爐的冷卻水套供給工業(yè)爐的冷卻水套1 1使用。使用。212. 2. 工業(yè)爐冷卻水熱量利用系統工業(yè)爐冷卻水熱量利用系統 為了保護工業(yè)爐的冷卻為了保護工業(yè)爐的冷卻要求，配有輔助冷卻系要求，配有輔助冷卻系統，它將部分高溫水在統，它將部分高溫水在散熱水池散熱水池7 7中冷卻降溫，中冷卻降溫，然后用泵然后用泵8 8將低溫水供給將低溫水供給工業(yè)爐冷卻用。工業(yè)爐冷卻用。22l一、熱電聯產技術一、熱電聯產技術l二、熱電聯產系統的經濟性二、熱電聯產系統的經濟性l三、熱、電、冷聯產技術三、熱、電、冷聯產技術l四、熱、電、煤氣三聯供技術四、熱、電、煤氣三聯供技術

13、l五、燃氣五、燃氣蒸汽聯合循環(huán)蒸汽聯合循環(huán)l六、蒸汽的梯級利用六、蒸汽的梯級利用23l 熱電廠熱電廠：它是在發(fā)電的同時，還利用汽輪機的抽：它是在發(fā)電的同時，還利用汽輪機的抽汽或排氣為用戶供熱的火力發(fā)電廠。燃煤電廠、汽或排氣為用戶供熱的火力發(fā)電廠。燃煤電廠、燃油電廠、燃氣電廠都可建成熱電廠。燃油電廠、燃氣電廠都可建成熱電廠。l 熱電分產熱電分產：一般火電廠都采用凝汽式機組，只生：一般火電廠都采用凝汽式機組，只生產電能向用戶供電；工業(yè)生產和人們生活用熱則產電能向用戶供電；工業(yè)生產和人們生活用熱則由特設的工業(yè)鍋爐及采暖鍋爐房單獨供應。這種由特設的工業(yè)鍋爐及采暖鍋爐房單獨供應。這種能量生產方式稱為熱、

14、電分產。能量生產方式稱為熱、電分產。24l 在研究熱能轉換與利用的系統中，是以在研究熱能轉換與利用的系統中，是以提高能量提高能量轉換和利用效率轉換和利用效率來達到節(jié)能的目的。來達到節(jié)能的目的。l 其中不但注重構成系統的各個熱設備的效率，而其中不但注重構成系統的各個熱設備的效率，而且在此基礎上研究整個系統中且在此基礎上研究整個系統中各設備的最優(yōu)組合各設備的最優(yōu)組合，做到能源匹配，按質逐級利用。，做到能源匹配，按質逐級利用。25l在工業(yè)的供熱系統中，在工業(yè)的供熱系統中，工業(yè)鍋爐工業(yè)鍋爐可生產過熱蒸汽可生產過熱蒸汽或飽和蒸汽，它們或飽和蒸汽，它們可用來發(fā)電或帶動動力機械可用來發(fā)電或帶動動力機械，還可

15、用于生產工藝與生活的還可用于生產工藝與生活的供熱需要供熱需要。l根據水蒸氣特性，生產高溫高壓蒸汽比生產低壓根據水蒸氣特性，生產高溫高壓蒸汽比生產低壓蒸汽雖熱量增加不多，但蒸汽雖熱量增加不多，但高溫高壓蒸汽的作功能高溫高壓蒸汽的作功能力大大提高力大大提高。26l 如果能使鍋爐生產的高溫高壓蒸汽首先推動汽輪如果能使鍋爐生產的高溫高壓蒸汽首先推動汽輪發(fā)電機發(fā)電，待溫度和壓力降到工藝所需的范圍發(fā)電機發(fā)電，待溫度和壓力降到工藝所需的范圍時，再向生產工藝供熱時，再向生產工藝供熱( (蒸汽或熱水蒸汽或熱水) )，則就可使，則就可使能源按梯級匹配利用能源按梯級匹配利用，達到節(jié)能的目的。，達到節(jié)能的目的。l 實

16、現這種最優(yōu)組合的方式就是實現這種最優(yōu)組合的方式就是背壓式熱電聯產背壓式熱電聯產系統或系統或抽汽式熱電聯產抽汽式熱電聯產系統。系統。2728l 在在背壓式熱電聯產系統背壓式熱電聯產系統中，既將熱力循環(huán)的冷源中，既將熱力循環(huán)的冷源損失和汽輪機中不可逆膨脹過程的損失用來供熱，損失和汽輪機中不可逆膨脹過程的損失用來供熱，又將高效率的大鍋爐取代低效分散的供熱鍋爐，大又將高效率的大鍋爐取代低效分散的供熱鍋爐，大大提高了熱能利用率大提高了熱能利用率l 在背壓式熱電聯產系統中，其發(fā)電量是由熱用在背壓式熱電聯產系統中，其發(fā)電量是由熱用戶的熱負荷來決定的，即嚴格按照以熱定電的原則戶的熱負荷來決定的，即嚴格按照以熱

17、定電的原則運行。運行。 l 而在而在熱負荷變化幅度較大的地區(qū)熱負荷變化幅度較大的地區(qū)，則采用調整，則采用調整抽汽式汽輪發(fā)電機組的熱電聯產系統抽汽式汽輪發(fā)電機組的熱電聯產系統更為有利。更為有利。29l在抽汽式熱電聯產系統中，只有抽汽供熱部分才是熱電在抽汽式熱電聯產系統中，只有抽汽供熱部分才是熱電聯產，而凝汽發(fā)電部分則不是。聯產，而凝汽發(fā)電部分則不是。l可見，抽汽式供熱機組實質上是背壓式供熱機組和凝汽可見，抽汽式供熱機組實質上是背壓式供熱機組和凝汽式發(fā)電機組的組合。式發(fā)電機組的組合。30l燃氣輪機發(fā)電機組的燃氣輪機發(fā)電機組的排氣溫度高排氣溫度高( (約約400-600400-600度度 ) )、流

18、量大、干凈，因而是優(yōu)質的余熱資源。、流量大、干凈，因而是優(yōu)質的余熱資源。l 其其余熱能量比較大余熱能量比較大，利用比較方便。如果在燃，利用比較方便。如果在燃氣輪機的排氣管路上加一臺余熱鍋爐，將燃氣輪氣輪機的排氣管路上加一臺余熱鍋爐，將燃氣輪機的排氣通入余熱鍋爐，產生工藝過程用蒸汽或機的排氣通入余熱鍋爐，產生工藝過程用蒸汽或供暖蒸汽，便構成供暖蒸汽，便構成燃氣輪機熱電聯產系統燃氣輪機熱電聯產系統，如圖，如圖3-43-4所示。所示。31 燃氣輪機熱電聯產系統國外常稱為燃氣輪機熱電聯產系統國外常稱為“總能系統總能系統”。所謂所謂“總能系統總能系統”，即從單一的原動機產生一個地區(qū)或一，即從單一的原動機產生一個地區(qū)或一種工藝流程所需要的全部能量，也就是原動機可以按照比種工藝流程所需要的全部能量，也就是原動機可以按照比例同