1、余熱回收節能技術余熱回收節能技術余熱回收節能技術余熱回收節能技術1.余熱的定義與種類2.余熱的特點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，還取決于生產發展情況和科學技術水平。l余熱回收固然很重要，但最根本的問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，熱能梯級利用，減少冷卻介質帶走的熱量，減少散熱損失，提高熱工設備的效率等。 注意排氣余熱高溫產品和爐渣的余熱 冷卻介質的余熱可

2、燃廢氣、廢液和廢料余熱廢氣、廢水余熱化學反應余熱按來源分類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，溫度越高品味越高做工能力越強，工業企業中，余熱資源的形態通常有固體、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。焦爐煤氣750轉爐煤氣1600以上高溫產品和爐渣余熱高溫產品和爐渣余熱 工業上許多成品半成品或者爐渣的溫度都很高，對其冷卻過程中還有大量的余熱可以利用。4 % 6 %冷卻介質余熱冷卻介質余熱 一類用于生產所需求的冷卻介質余熱，另一類用于金屬構件冷卻，保證金屬強度。15%25%化學反應余熱化學反應余

3、熱 化學反應余熱是放熱反應過程所放出的熱量。10%左右2223241123696/FeSOFe OSOkJmolCO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）+41kJ/mol 如.生產硫酸制備二氧化硫 該反應需要在催化劑存在下進行，依據目前開發的催化劑活性溫度，其反應溫度在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變換變換反應器反應器200-400換換熱熱器器常溫常溫常溫常溫表1-1 可燃廢氣、液、料的發熱量廢氣、廢液、廢料可燃成分/%低位發熱量(kj/m3）COH2CH4煉焦煤氣高爐煤氣轉爐煤氣鐵合金冶煉煤氣合成氨甲烷

4、排氣化肥廠焦結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源溫度/來源溫度/來源溫度/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工業鍋爐排煙燃氣輪機排汽往復式發動機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230-480370-540320-600420-65

6、0230-600430-650430-650生產過程中蒸汽凝結水軸承冷卻水成型模冷卻水內燃機冷卻水泵冷卻水空調和制冷冷凝器生產過程中熱流體或熱固體80-15030-9025-9066-12025-9032-4530-230行業余熱資源來源占燃料消耗量比例冶金軋鋼加熱爐、均熱爐、平爐、轉爐高爐、焙燒窯等33%以上化工化學反應熱、如造氣、變換氣、合成氣等的物理顯熱。可燃化學熱、如炭黑尾氣、電石氣等的燃料熱15%以上建材高溫煙氣、窯頂冷卻、高溫產品等約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、漿紗機、蒸煮鍋等約15%機械鍛造加熱爐、沖天爐、熱處理爐及

7、汽錘乏汽等約15%表1-3我國主要行業的余熱資源情況 2. 余熱的特點余熱的特點高溫煙氣含有腐蝕性氣體（SO2 、SO3 、H2S 、NOx、NH3）廢氣中不但含有豐富的顯熱，而且有時含有可燃性氣體；廢氣中有大量的半熔狀態的粉塵或煙炱等；廢氣等熱源的溫度差別有時很大；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；化工生產中固體余熱相對較少。3 3、余熱利用的策略、余熱利用的策略3.1 工業余熱回收常用設備換熱器汽化冷卻裝置余熱鍋爐熱泵熱管3.2 工業余熱回收方式熱回收（直接利用熱能）動力回收（轉變為動力或電力后再用）3.3 科學回收余熱1）用能的指導思想追求用能過程

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

9、不可逆造成的內部損失，追求生產工藝許可的最小不可逆性。主要要點如下：減小傳遞的動力：即減小能量傳遞過程中的溫差、壓差、位差、勢差、密度差、濃度差等等。降低傳遞的阻力：即進一步的、不斷的降低摩擦、熱阻等，為此 必須提高設備制造精度，改進工藝流程，開發新設備等等。 最小不可逆條件下的用能量潛力約占實際消耗量的2535。 度量過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部損失Ein 是體系的熵增與環境熱力學溫度Ta 的乘積，即EinTaSsy2）用能的基本原則合理用能按質用能：使用能與供能的品質（能級）盡可能相當。 能的品質系數（能級），是以能的作功本領來度量的，即總能E中所含火用E

10、x的比例，故=ExEn對熱能，h=1-Ta/Tn對電能，e=1n對機械能，m=1n對水蒸汽能，st=1-Tas/h 式中，Ta-環境溫度；T-熱源溫度；s-水蒸汽的熵； h-水蒸汽的焓。簡單用能：要盡量減少能量傳遞次數和環節。每多一次傳遞，多一個環節，就多一次不可逆損失。因此，在達到生產目的和工藝要求的條件下，用能的環節越簡單越好，傳遞次數越少越好。這要求不斷改進工藝，減少設備，縮短管線。3）能的數量利用有效用能 減少能量的外部損失，更多地利用能的數量，實現有效用能。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、機效及其他多種設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：所用與能源有關的消耗。4）能的質量利用充分用能 按照能的貶值性，能量利用過程就是能量傳遞過程，而能量傳遞總伴隨著不可逆存在，因而能量在利用過程中數量雖未減少，但質量卻一直下降，直到貶值為環境狀態，而成為廢能。 為了使能的質量在貶值過程中被充分利用，須把握如下環節：防止降質：如高壓蒸汽節流，高溫氣體混合降溫；又如煤石油天然氣燃

12、燒，化學能轉變為熱能。重點改善燃燒，提高燃燒產物的品味，如預熱燃燒、加壓燃燒、絕熱燃燒等。防止降質。多次利用：梯級利用、多效利用，磁流體發電-燃氣發電-蒸汽發電等逐級利用。提高品位：再熱循環、壓縮升溫、利用熱泵；低質利用：吸收式制冷、低沸點工質的蘭金循環，低質能供熱、采暖等。5）能的系統利用優化用能 除了合理的用能方式，有效的能量利用和充分的能質利用外，科學用能還應包括能的系統綜合利用按系統工程進行優化用能。實踐證明，并不是所有的作功能（火用）都去作功，所有的不作功能（火無）都去供熱就最好，而是應當相互配合，使之優化，才能發揮更大作用。 不作功能（火無）雖然不能轉化為功，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：考慮了能的數量和質量、做功和供熱等優化的用能系統。如電廠的熱電合供、合成氨和乙烯的工藝-動力、動力-工藝的總能系統；熱泵系統：利用低溫熱和不做功能的有效手段。如制冷空調熱泵、熱泵供暖、海水淡化、熱泵干燥、熱泵蒸餾等。綜合系統：考慮了能量的轉換、傳遞、使用和回收四個環節的綜合用能優化。3.4 余熱回收原則n對于排出高溫煙氣的各種熱設備，其余熱應優先由本設備或本系統加以利用。n余熱余能無法回收用于加熱設備本身，或者用后仍有部分可回收時，應將其用于生產蒸汽或熱水，以及產生動力。n要根據余熱的種類、排出情況、介質溫度、數量及利用的可行性，進行企業綜合熱效率及經濟性

14、分析，決定設置余熱回收設備類型及規模。n應對必須回收余熱的冷凝水，高、低溫液體，固態高溫物體，可燃物和具有余壓的氣體、液體等的溫度、數量和范圍制定利用的具體管理標準。n資金和土地的投入，應該首先考慮提高現有設備的效率上，絕不要把回收余熱建立在大量能源浪費的基礎上。n不是所有的都可以回收。n用途兩類：一類給本身，一類用于其他的設備。決定了余熱回收的同步性。3.5 余熱回收應注意的問題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、余熱發電和余熱綜合利用。4.1余熱直接利用（1）預熱空氣或給水 余熱的直接利用有以下途徑： 利用高溫煙道排氣，通過高溫換熱器來加熱進入鍋爐和工業窯爐的空氣，可

15、提高燃燒效率，節約燃料。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，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省煤器與空氣預熱器。hhmDQ32省煤器回收熱量：QhhQarnetarnetmDQB,32,QttQarnetarnetVCQB,ttVCQ空氣預熱器器回收熱量：省煤器節約燃料量：空氣預熱器節約燃料量：空氣預熱器空氣預熱器省煤器省煤器（2）干燥物料 利用各種生產過程中的排氣來干燥材料和部件。例如，陶瓷廠的泥胚、冶煉廠的礦料等。（3）生產熱水和蒸汽 利

16、用中低溫的余熱來生產熱水和低壓蒸汽，供生產工藝或生活需要。如.工業窯爐煙道氣的回收利用 工業窯爐排煙溫度都較高，一般都在400以上，回收利用都是動力利用，其設備有余熱鍋爐，背壓式發電機理及專用設備等。 余熱鍋爐余熱鍋爐常規電站鍋爐（4）制冷 利用低溫的余熱通過吸收式制冷系統來達到制冷的目的。冷卻水冷卻水開開（1）利用余熱鍋爐產生蒸汽，推動汽輪機組發電。 利用余熱發電通常有以下幾種方式：4.2 余熱余壓發電如.干熄焦發電技術 干熄焦技術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生蒸汽，被冷卻的惰性氣體再由循環風機鼓入干

17、熄爐冷卻紅焦。干熄焦鍋爐產生的蒸汽或并入廠內蒸汽管網或送去發電。 由焦爐生產的溫度約為1000的赤熱焦炭排出裝入焦罐車中，焦罐經牽引、提升移送至熄槽上部，從加焦口將焦炭放入干熄槽預存室，預存一定時間后下行至熄焦室，并與逆流的惰性循環氣體N2進行熱交換，冷卻后的焦炭經排焦裝置從排焦口排出，再經皮帶轉運至篩焦樓篩焦、儲存，供煉鋼（煉鐵）用。（1000）（250）（800）余熱鍋爐 二者在逆向運動中，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，惰性氣體（或廢煙氣）被加熱到800左右，從干熄爐斜道口經過一次除塵器后進入干熄焦鍋爐；在鍋爐中，水被熱氣流加熱產生蒸汽，同時氣體被冷卻到200

18、左右，再經二次除塵由循環風機重新送入干熄爐內循環使用。 （2）高溫余熱作為燃氣輪機的熱源，利用燃氣輪機組發電如.TRT發電技術 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品裝置是利用高爐冶煉的副產品 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、，使煤氣通過透平膨脹機膨脹作功，驅動發電機發電或驅動其它設備，熱能，使煤氣通過透平膨脹機膨脹作功，驅動發電機發電或驅動其它設備，進行能量回收的一種裝置。進行能量回收的一種裝置。 TRTTRT裝置的特點：不消耗任何燃料裝置的特點：不消耗任何燃料; ; 不改變原煤氣品質不改變原煤氣品質; ; 無污染公害無污染公害、最經濟設備最經濟設備; ; 替代減壓閥組調節穩定爐頂壓力替代減壓閥組調節穩定爐頂壓力。沒有安裝沒有安裝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有沒有

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發電系統 封閉式封閉式敞開式敞開式 （3）余熱溫度較地，可利用低沸點工質，來達到發電目的。 采用有機低沸點作為熱力循環的工質與低溫余熱換熱，采用有機低沸點作為熱力循環的工質與低溫余熱換熱，有機工質吸熱后產生高壓蒸汽，推動汽輪機或其他膨脹動力有機工質吸熱后產生高壓蒸汽，推動汽輪機或其他膨脹動力機帶動發電機發電。因此，系統能夠實現余熱回收和發電的機帶動發電機發電。因此，系統能夠實現余熱回收和發電的最低余熱資源溫度最低余熱資源溫度可到可到80，這是常規發電技術不能做到的這是常規發電

21、技術不能做到的（常規發電要求熱源溫度在（常規發電要求熱源溫度在350以上），從而拓寬了可以以上），從而拓寬了可以回收發電的余熱資源范圍，為回收發電的余熱資源范圍，為建材、冶金、化工建材、冶金、化工等行業的低等行業的低溫余熱資源回收提供了技術手段和設備。同時，這項技術還溫余熱資源回收提供了技術手段和設備。同時，這項技術還可以推廣到可以推廣到可再生能源發電可再生能源發電系統中，（如地熱、太陽能和生系統中，（如地熱、太陽能和生物質能）為可再生能源發電提供關鍵技術和設備。物質能）為可再生能源發電提供關鍵技術和設備。工業低溫廢熱發電地熱發電4.3 熱泵余熱利用技術效果：節約能源、減少污染、提高企業經濟效益。冷卻水進冷卻水出凝汽器冷卻塔抽氣汽輪機排氣凝結水凝水加熱器鍋爐補水蒸汽鍋爐高壓蒸汽用戶采