余熱回收節(jié)能技術(shù)

1、余熱回收節(jié)能技術(shù)余熱回收節(jié)能技術(shù)余熱回收節(jié)能技術(shù)余熱回收節(jié)能技術(shù)1.余熱的定義與種類2.余熱的特點(diǎn)3.余熱利用的策略4.余熱利用途徑1.1 余熱資源定義余熱資源定義l余熱資源是指具有一定溫度的排氣、排液和高溫待冷卻的物料所包含的熱能均屬于余熱，或者，目前條件下有可能回收和重復(fù)利用而尚未回收利用的那部分能量。l余熱資源不僅取決于能量本身的品位，還取決于生產(chǎn)發(fā)展情況和科學(xué)技術(shù)水平。l余熱回收固然很重要，但最根本的問(wèn)題還在于盡量減少余熱的排出，這方面的主要措施是降低排煙溫度，熱能梯級(jí)利用，減少冷卻介質(zhì)帶走的熱量，減少散熱損失，提高熱工設(shè)備的效率等。 注意排氣余熱高溫產(chǎn)品和爐渣的余熱 冷卻介質(zhì)的余熱可

2、燃廢氣、廢液和廢料余熱廢氣、廢水余熱化學(xué)反應(yīng)余熱按來(lái)源分類1.2 余熱資源分類余熱資源分類 余熱品味的高低主要和溫度有關(guān)，溫度越高品味越高做工能力越強(qiáng)，工業(yè)企業(yè)中，余熱資源的形態(tài)通常有固體、氣體、液體三種。具體可以分為以下6種。排氣余熱排氣余熱 排氣余熱占余熱資源總量的50%左右，并且溫度范圍差別大。焦?fàn)t煤氣750轉(zhuǎn)爐煤氣1600以上高溫產(chǎn)品和爐渣余熱高溫產(chǎn)品和爐渣余熱 工業(yè)上許多成品半成品或者爐渣的溫度都很高，對(duì)其冷卻過(guò)程中還有大量的余熱可以利用。4 % 6 %冷卻介質(zhì)余熱冷卻介質(zhì)余熱 一類用于生產(chǎn)所需求的冷卻介質(zhì)余熱，另一類用于金屬構(gòu)件冷卻，保證金屬?gòu)?qiáng)度。15%25%化學(xué)反應(yīng)余熱化學(xué)反應(yīng)余

3、熱 化學(xué)反應(yīng)余熱是放熱反應(yīng)過(guò)程所放出的熱量。10%左右2223241123696/FeSOFe OSOkJmolCO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）+41kJ/mol 如.生產(chǎn)硫酸制備二氧化硫 該反應(yīng)需要在催化劑存在下進(jìn)行，依據(jù)目前開(kāi)發(fā)的催化劑活性溫度，其反應(yīng)溫度在200-400之間，中變催化劑在280-400 ，低變催化劑為200-320 。如.合成氨中的一氧化碳變換反應(yīng)變換變換反應(yīng)器反應(yīng)器200-400換換熱熱器器常溫常溫常溫常溫表1-1 可燃廢氣、液、料的發(fā)熱量廢氣、廢液、廢料可燃成分/%低位發(fā)熱量(kj/m3）COH2CH4煉焦煤氣高爐煤氣轉(zhuǎn)爐煤氣鐵合金冶煉煤氣合成氨甲烷

4、排氣化肥廠焦結(jié)煤球干餾氣電石爐排氣造紙黑液甘蔗渣5-827-3056-61706.58055-601-21.5619.31423-270.3-0.8155116300-176003770460062807540840014600420046001090011700600012000kj/kg630011000kj/kg可燃廢氣、廢液、廢料余熱可燃廢氣、廢液、廢料余熱 可燃廢氣包括焦化廠的煤氣、煉油廠的可燃廢氣、化工廠電石爐等廢氣；可燃廢液包括煉油廠下腳渣油、廢機(jī)油、造紙廠黑液、油漆廠化工廠等廢液；可燃廢料包括木材廢料及其他固體廢料。8%左右廢氣、廢水余熱廢氣、廢水余熱 生產(chǎn)所需使用蒸汽和熱水所

5、需的化工廠均存在一種余熱。蒸汽錘蒸汽錘排汽余熱占用氣量的70%-80%凝結(jié)水排空10%16%按溫度分類高溫余熱中溫余熱低溫余熱500200500200 的煙氣150 的液體表1-2 按溫度范圍劃分的余熱資源情況高溫余熱中溫余熱低溫余熱來(lái)源溫度/來(lái)源溫度/來(lái)源溫度/熔煉用反射爐精煉用反射爐沸騰焙燒爐鋼錠加熱爐水泥窯（干法）玻璃熔爐垃圾焚燒爐1000-3000650-1650850-1000930-1035620-735980-1540845-1100工業(yè)鍋爐排煙燃?xì)廨啓C(jī)排汽往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)排汽熱處理爐排煙干燥、烘干爐排煙催化裂化裝置退火爐冷卻系統(tǒng)230-480370-540320-600420-65

6、0230-600430-650430-650生產(chǎn)過(guò)程中蒸汽凝結(jié)水軸承冷卻水成型模冷卻水內(nèi)燃機(jī)冷卻水泵冷卻水空調(diào)和制冷冷凝器生產(chǎn)過(guò)程中熱流體或熱固體80-15030-9025-9066-12025-9032-4530-230行業(yè)余熱資源來(lái)源占燃料消耗量比例冶金軋鋼加熱爐、均熱爐、平爐、轉(zhuǎn)爐高爐、焙燒窯等33%以上化工化學(xué)反應(yīng)熱、如造氣、變換氣、合成氣等的物理顯熱?？扇蓟瘜W(xué)熱、如炭黑尾氣、電石氣等的燃料熱15%以上建材高溫?zé)煔?、窯頂冷卻、高溫產(chǎn)品等約40%玻璃玻璃熔窯、搪瓷窯、坩堝窯等約20%造紙烘缸、蒸鍋、廢氣、黑液等約15%紡織烘干機(jī)、漿紗機(jī)、蒸煮鍋等約15%機(jī)械鍛造加熱爐、沖天爐、熱處理爐及

7、汽錘乏汽等約15%表1-3我國(guó)主要行業(yè)的余熱資源情況 2. 余熱的特點(diǎn)余熱的特點(diǎn)高溫?zé)煔夂懈g性氣體（SO2 、SO3 、H2S 、NOx、NH3）廢氣中不但含有豐富的顯熱，而且有時(shí)含有可燃性氣體；廢氣中有大量的半熔狀態(tài)的粉塵或煙炱等；廢氣等熱源的溫度差別有時(shí)很大；工藝廢氣是高溫高壓的，有些氣體還有爆炸性；液體余熱一般溫度較低，但量很大；化工生產(chǎn)中固體余熱相對(duì)較少。3 3、余熱利用的策略、余熱利用的策略3.1 工業(yè)余熱回收常用設(shè)備換熱器汽化冷卻裝置余熱鍋爐熱泵熱管3.2 工業(yè)余熱回收方式熱回收（直接利用熱能）動(dòng)力回收（轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力或電力后再用）3.3 科學(xué)回收余熱1）用能的指導(dǎo)思想追求用能過(guò)程

8、的最小不可逆性，實(shí)現(xiàn)完全用能。2）用能的基本原則用能方式合理化，按質(zhì)用能，使供能與用能的品質(zhì)匹配，實(shí)現(xiàn)合理用能。3）用能的主體能的數(shù)量利用，盡可能減少外部損失，實(shí)現(xiàn)有效用能。4）用能的本質(zhì)能的質(zhì)量利用，盡可能降低內(nèi)部損失，實(shí)現(xiàn)充分用能。5）用能的系統(tǒng)工程能的綜合利用，主要指作功能與不作功能，功與熱，動(dòng)力與工藝等各種能的應(yīng)用與配合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化用能。1）用能的指導(dǎo)思想最小不可逆性，完全用能 能量傳遞過(guò)程中不可逆程度取決于傳遞的動(dòng)力和阻力。過(guò)程不可逆性的存在，造成能量的損失。不可逆損失是熱力學(xué)意義上的真正損失，稱為內(nèi)部損失，是不可挽回的。許多外部損失也是有內(nèi)部損失引起的，如摩擦。用能的指導(dǎo)思想就是減少

9、不可逆造成的內(nèi)部損失，追求生產(chǎn)工藝許可的最小不可逆性。主要要點(diǎn)如下：減小傳遞的動(dòng)力：即減小能量傳遞過(guò)程中的溫差、壓差、位差、勢(shì)差、密度差、濃度差等等。降低傳遞的阻力：即進(jìn)一步的、不斷的降低摩擦、熱阻等，為此 必須提高設(shè)備制造精度，改進(jìn)工藝流程，開(kāi)發(fā)新設(shè)備等等。 最小不可逆條件下的用能量潛力約占實(shí)際消耗量的2535。 度量過(guò)程不可逆程度的尺度是體系的熵增Ssy,由于不可逆而造成的內(nèi)部損失Ein 是體系的熵增與環(huán)境熱力學(xué)溫度Ta 的乘積，即EinTaSsy2）用能的基本原則合理用能按質(zhì)用能：使用能與供能的品質(zhì)（能級(jí)）盡可能相當(dāng)。 能的品質(zhì)系數(shù)（能級(jí)），是以能的作功本領(lǐng)來(lái)度量的，即總能E中所含火用E

10、x的比例，故=ExEn對(duì)熱能，h=1-Ta/Tn對(duì)電能，e=1n對(duì)機(jī)械能，m=1n對(duì)水蒸汽能，st=1-Tas/h 式中，Ta-環(huán)境溫度；T-熱源溫度；s-水蒸汽的熵； h-水蒸汽的焓。簡(jiǎn)單用能：要盡量減少能量傳遞次數(shù)和環(huán)節(jié)。每多一次傳遞，多一個(gè)環(huán)節(jié)，就多一次不可逆損失。因此，在達(dá)到生產(chǎn)目的和工藝要求的條件下，用能的環(huán)節(jié)越簡(jiǎn)單越好，傳遞次數(shù)越少越好。這要求不斷改進(jìn)工藝，減少設(shè)備，縮短管線。3）能的數(shù)量利用有效用能 減少能量的外部損失，更多地利用能的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)有效用能。外部能量損失的主要形式為功損和熱損（冷損）。表現(xiàn)形式如排煙損失、排氣損失、冷卻熱損失、散熱損失、不完全燃燒損失、摩擦損失、空載損

11、失、無(wú)功損失等等，重要為能量的流失和漏損，至于純粹的跑冒滴漏不應(yīng)考慮（必須杜絕）。增加有效：努力增加已利用能、提高效率，如爐效、機(jī)效及其他多種設(shè)備效率和能量利用率；減少損失：排煙溫度、排氣損失、散熱損失等；加強(qiáng)回收：回收各種可回收能（余能），再用可再用能（重能）。降低消耗：所用與能源有關(guān)的消耗。4）能的質(zhì)量利用充分用能 按照能的貶值性，能量利用過(guò)程就是能量傳遞過(guò)程，而能量傳遞總伴隨著不可逆存在，因而能量在利用過(guò)程中數(shù)量雖未減少，但質(zhì)量卻一直下降，直到貶值為環(huán)境狀態(tài)，而成為廢能。 為了使能的質(zhì)量在貶值過(guò)程中被充分利用，須把握如下環(huán)節(jié)：防止降質(zhì)：如高壓蒸汽節(jié)流，高溫氣體混合降溫；又如煤石油天然氣燃

12、燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。重點(diǎn)改善燃燒，提高燃燒產(chǎn)物的品味，如預(yù)熱燃燒、加壓燃燒、絕熱燃燒等。防止降質(zhì)。多次利用：梯級(jí)利用、多效利用，磁流體發(fā)電-燃?xì)獍l(fā)電-蒸汽發(fā)電等逐級(jí)利用。提高品位：再熱循環(huán)、壓縮升溫、利用熱泵；低質(zhì)利用：吸收式制冷、低沸點(diǎn)工質(zhì)的蘭金循環(huán)，低質(zhì)能供熱、采暖等。5）能的系統(tǒng)利用優(yōu)化用能 除了合理的用能方式，有效的能量利用和充分的能質(zhì)利用外，科學(xué)用能還應(yīng)包括能的系統(tǒng)綜合利用按系統(tǒng)工程進(jìn)行優(yōu)化用能。實(shí)踐證明，并不是所有的作功能（火用）都去作功，所有的不作功能（火無(wú)）都去供熱就最好，而是應(yīng)當(dāng)相互配合，使之優(yōu)化，才能發(fā)揮更大作用。 不作功能（火無(wú)）雖然不能轉(zhuǎn)化為功，但在供熱和供冷上卻是十

13、分重要的，甚至是不可缺少的。總能系統(tǒng)：考慮了能的數(shù)量和質(zhì)量、做功和供熱等優(yōu)化的用能系統(tǒng)。如電廠的熱電合供、合成氨和乙烯的工藝-動(dòng)力、動(dòng)力-工藝的總能系統(tǒng)；熱泵系統(tǒng)：利用低溫?zé)岷筒蛔龉δ艿挠行侄巍Ｈ缰评淇照{(diào)熱泵、熱泵供暖、海水淡化、熱泵干燥、熱泵蒸餾等。綜合系統(tǒng)：考慮了能量的轉(zhuǎn)換、傳遞、使用和回收四個(gè)環(huán)節(jié)的綜合用能優(yōu)化。3.4 余熱回收原則n對(duì)于排出高溫?zé)煔獾母鞣N熱設(shè)備，其余熱應(yīng)優(yōu)先由本設(shè)備或本系統(tǒng)加以利用。n余熱余能無(wú)法回收用于加熱設(shè)備本身，或者用后仍有部分可回收時(shí)，應(yīng)將其用于生產(chǎn)蒸汽或熱水，以及產(chǎn)生動(dòng)力。n要根據(jù)余熱的種類、排出情況、介質(zhì)溫度、數(shù)量及利用的可行性，進(jìn)行企業(yè)綜合熱效率及經(jīng)濟(jì)性

14、分析，決定設(shè)置余熱回收設(shè)備類型及規(guī)模。n應(yīng)對(duì)必須回收余熱的冷凝水，高、低溫液體，固態(tài)高溫物體，可燃物和具有余壓的氣體、液體等的溫度、數(shù)量和范圍制定利用的具體管理標(biāo)準(zhǔn)。n資金和土地的投入，應(yīng)該首先考慮提高現(xiàn)有設(shè)備的效率上，絕不要把回收余熱建立在大量能源浪費(fèi)的基礎(chǔ)上。n不是所有的都可以回收。n用途兩類：一類給本身，一類用于其他的設(shè)備。決定了余熱回收的同步性。3.5 余熱回收應(yīng)注意的問(wèn)題4、余熱利用途徑 余熱利用途徑主要有三方面：余熱直接利用、余熱發(fā)電和余熱綜合利用。4.1余熱直接利用（1）預(yù)熱空氣或給水 余熱的直接利用有以下途徑： 利用高溫?zé)煹琅艢猓ㄟ^(guò)高溫?fù)Q熱器來(lái)加熱進(jìn)入鍋爐和工業(yè)窯爐的空氣，可

15、提高燃燒效率，節(jié)約燃料。如.鍋爐煙道氣的回收利用 鍋爐排煙溫度一般在250350，是鍋爐熱損失中最大的一項(xiàng)，一般占燃料消耗量的820，因此，回收鍋爐排煙熱量，是提高鍋爐效率，降低企業(yè)燃料消耗的重要措施。 鍋爐排煙熱損失的回收利用是在鍋爐煙道中裝設(shè)省煤器與空氣預(yù)熱器。hhmDQ32省煤器回收熱量：QhhQarnetarnetmDQB,32,QttQarnetarnetVCQB,ttVCQ空氣預(yù)熱器器回收熱量：省煤器節(jié)約燃料量：空氣預(yù)熱器節(jié)約燃料量：空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器省煤器省煤器（2）干燥物料 利用各種生產(chǎn)過(guò)程中的排氣來(lái)干燥材料和部件。例如，陶瓷廠的泥胚、冶煉廠的礦料等。（3）生產(chǎn)熱水和蒸汽 利

16、用中低溫的余熱來(lái)生產(chǎn)熱水和低壓蒸汽，供生產(chǎn)工藝或生活需要。如.工業(yè)窯爐煙道氣的回收利用 工業(yè)窯爐排煙溫度都較高，一般都在400以上，回收利用都是動(dòng)力利用，其設(shè)備有余熱鍋爐，背壓式發(fā)電機(jī)理及專用設(shè)備等。 余熱鍋爐余熱鍋爐常規(guī)電站鍋爐（4）制冷 利用低溫的余熱通過(guò)吸收式制冷系統(tǒng)來(lái)達(dá)到制冷的目的。冷卻水冷卻水開(kāi)開(kāi)（1）利用余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)組發(fā)電。 利用余熱發(fā)電通常有以下幾種方式：4.2 余熱余壓發(fā)電如.干熄焦發(fā)電技術(shù) 干熄焦技術(shù)是利用冷的惰性氣體(燃燒后的廢氣)，在干熄爐中與赤熱紅焦換熱從而冷卻紅焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給干熄焦鍋爐產(chǎn)生蒸汽，被冷卻的惰性氣體再由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干

17、熄爐冷卻紅焦。干熄焦鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或并入廠內(nèi)蒸汽管網(wǎng)或送去發(fā)電。 由焦?fàn)t生產(chǎn)的溫度約為1000的赤熱焦炭排出裝入焦罐車中，焦罐經(jīng)牽引、提升移送至熄槽上部，從加焦口將焦炭放入干熄槽預(yù)存室，預(yù)存一定時(shí)間后下行至熄焦室，并與逆流的惰性循環(huán)氣體N2進(jìn)行熱交換，冷卻后的焦炭經(jīng)排焦裝置從排焦口排出，再經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至篩焦樓篩焦、儲(chǔ)存，供煉鋼（煉鐵）用。（1000）（250）（800）余熱鍋爐 二者在逆向運(yùn)動(dòng)中，焦炭逐漸被冷卻到250以下，然后由爐底的卸料裝置排出；同時(shí)，惰性氣體（或廢煙氣）被加熱到800左右，從干熄爐斜道口經(jīng)過(guò)一次除塵器后進(jìn)入干熄焦鍋爐；在鍋爐中，水被熱氣流加熱產(chǎn)生蒸汽，同時(shí)氣體被冷卻到200

18、左右，再經(jīng)二次除塵由循環(huán)風(fēng)機(jī)重新送入干熄爐內(nèi)循環(huán)使用。 （2）高溫余熱作為燃?xì)廨啓C(jī)的熱源，利用燃?xì)廨啓C(jī)組發(fā)電如.TRT發(fā)電技術(shù) 1. 1.什么是什么是TRTTRT裝置裝置 TRT Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine UnitTRT Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine Unit ， 高高 爐爐 煤煤 氣氣 余余 壓壓 透透 平平 回回 收收 裝裝 置置 T TRTRT裝置是利用高爐冶煉的副產(chǎn)品裝置是利用高爐冶煉的副產(chǎn)品 高爐爐頂煤氣具有高爐爐頂煤氣具有 的壓力能和的壓力能和熱能

19、，使煤氣通過(guò)透平膨脹機(jī)膨脹作功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電或驅(qū)動(dòng)其它設(shè)備，熱能，使煤氣通過(guò)透平膨脹機(jī)膨脹作功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電或驅(qū)動(dòng)其它設(shè)備，進(jìn)行能量回收的一種裝置。進(jìn)行能量回收的一種裝置。 TRTTRT裝置的特點(diǎn)：不消耗任何燃料裝置的特點(diǎn)：不消耗任何燃料; ; 不改變?cè)簹馄焚|(zhì)不改變?cè)簹馄焚|(zhì); ; 無(wú)污染公害無(wú)污染公害、最經(jīng)濟(jì)設(shè)備最經(jīng)濟(jì)設(shè)備; ; 替代減壓閥組調(diào)節(jié)穩(wěn)定爐頂壓力替代減壓閥組調(diào)節(jié)穩(wěn)定爐頂壓力。沒(méi)有安裝沒(méi)有安裝TRTTRT裝置的高爐煉鐵流程圖裝置的高爐煉鐵流程圖 頂壓頂壓100 400kpa管系壓力損失管系壓力損失2000 3000mmH2O50 10kPa減壓閥壓力損失減壓閥壓力損失沒(méi)有沒(méi)有

20、安裝安裝TRT裝置的高爐煉鐵流程圖裝置的高爐煉鐵流程圖安裝安裝TRTTRT裝置的高爐煉鐵流程圖裝置的高爐煉鐵流程圖TRT發(fā)電系統(tǒng) 封閉式封閉式敞開(kāi)式敞開(kāi)式 （3）余熱溫度較地，可利用低沸點(diǎn)工質(zhì)，來(lái)達(dá)到發(fā)電目的。 采用有機(jī)低沸點(diǎn)作為熱力循環(huán)的工質(zhì)與低溫余熱換熱，采用有機(jī)低沸點(diǎn)作為熱力循環(huán)的工質(zhì)與低溫余熱換熱，有機(jī)工質(zhì)吸熱后產(chǎn)生高壓蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)或其他膨脹動(dòng)力有機(jī)工質(zhì)吸熱后產(chǎn)生高壓蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)或其他膨脹動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。因此，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)余熱回收和發(fā)電的機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。因此，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)余熱回收和發(fā)電的最低余熱資源溫度最低余熱資源溫度可到可到80，這是常規(guī)發(fā)電技術(shù)不能做到的這是常規(guī)發(fā)電

21、技術(shù)不能做到的（常規(guī)發(fā)電要求熱源溫度在（常規(guī)發(fā)電要求熱源溫度在350以上），從而拓寬了可以以上），從而拓寬了可以回收發(fā)電的余熱資源范圍，為回收發(fā)電的余熱資源范圍，為建材、冶金、化工建材、冶金、化工等行業(yè)的低等行業(yè)的低溫余熱資源回收提供了技術(shù)手段和設(shè)備。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)還溫余熱資源回收提供了技術(shù)手段和設(shè)備。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)還可以推廣到可以推廣到可再生能源發(fā)電可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，（如地?zé)?、太?yáng)能和生系統(tǒng)中，（如地?zé)帷⑻?yáng)能和生物質(zhì)能）為可再生能源發(fā)電提供關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。物質(zhì)能）為可再生能源發(fā)電提供關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。工業(yè)低溫廢熱發(fā)電地?zé)岚l(fā)電4.3 熱泵余熱利用技術(shù)效果：節(jié)約能源、減少污染、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。冷卻水進(jìn)冷卻水出凝汽器冷卻塔抽氣汽輪機(jī)排氣凝結(jié)水凝水加熱器鍋爐補(bǔ)水蒸汽鍋爐高壓蒸汽用戶采