余热回收节能技术及运用介绍

余热锅炉
余热锅炉
常规电站锅炉
（4）制冷
利用低温的余热通过吸收式制冷系统来达到制冷的目的。 开 溶液再生 冷却水
行业
冶金 化工
余热资源来源
轧钢加热炉、均热炉、平炉、转炉高炉、焙烧窑 等 化学反应热、如造气、变换气、合成气等的物理 显热。 可燃化学热、如炭黑尾气、电石气等的燃料热 高温烟气、窑顶冷却、高温产品等 玻璃熔窑、搪瓷窑、坩埚窑等 烘缸、蒸锅、废气、黑液等 烘干机、浆纱机、蒸煮锅等 锻造加热炉、冲天炉、热处理炉及汽锤乏汽等
利用各种生产过程中的排气来干燥材料和部件。例如， 陶瓷厂的泥胚、冶炼厂的矿料等。
（3）生产热水和蒸汽
利用中低温的余热来生产热水和低压蒸汽，供生产工艺 或生活需要。 如.工业窑炉烟道气的回收利用 工业窑炉排烟温度都较高，一般都在400℃以上，回 收利用都是动力利用，其设备有余热锅炉，背压式发电机 理及专用设备等。
①增加有效：努力增加已利用能、提高效率，如炉效、机效及 其他多种设备效率和能量利用率； ②减少损失：排烟温度、排气损失、散热损失等； ③加强回收：回收各种可回收能（余能），再用可再用能（重 能）。 ④降低消耗：所用与能源有关的消耗。
4）能的质量利用——充分用能 按照能的贬值性，能量利用过程就是能量传递过程，而能量 传递总伴随着不可逆存在，因而能量在利用过程中数量虽未 减少，但质量却一直下降，直到贬值为环境状态，而成为废 能。 为了使能的质量在贬值过程中被充分利用，须把握如下环节： ①防止降质：如高压蒸汽节流，高温气体混合降温；又如煤石 油天然气燃烧，化学能转变为热能。重点改善燃烧，提高燃 烧产物的品味，如预热燃烧、加压燃烧、绝热燃烧等。防止 降质。 ②多次利用：梯级利用、多效利用，磁流体发电-燃气发电-蒸 汽发电等逐级利用。 ③提高品位：再热循环、压缩升温、利用热泵； ④低质利用：吸收式制冷、低沸点工质的兰金循环，低质能供 热、采暖等。
废气、废液、废料 CO 炼焦煤气 高炉煤气 转炉煤气 铁合金冶炼煤气 合成氨甲烷排气 化肥厂焦结煤球干馏气 电石炉排气 造纸黑液 甘蔗渣 5-8 27-30 56-61 70 6.5 80 可燃成分/% H2 55-60 1-2 1.5 6 19.3 14 CH4 23-27 0.30.8 低位发热量 (kj/m3） 16300-17600 3770—4600 6280—7540 >8400 14600 4200—4600 10900—11700 6000—12000kj/kg 6300—11000kj/kg
余热回收节能技术 及运用介绍
余热回收节能技术
余 热 回 收 节 能 技 术
1.余热的定义与种类 2.余热的特点 3.余热利用的策略 4.余热利用途径
1.1 余热资源定义

余热资源是指具有一定温度的排气、排液和高温待冷却 的物料所包含的热能均属于余热，或者，目前条件下有 可能回收和重复利用而尚未回收利用的那部分能量。 余热资源不仅取决于能量本身的品位，还取决于生产发 展情况和科学技术水平。 注意
5）能的系统利用——优化用能 除了合理的用能方式，有效的能量利用和充分的能质利用外， 科学用能还应包括能的系统综合利用——按系统工程进行优 化用能。实践证明，并不是所有的作功能（火用）都去作功， 所有的不作功能（火无）都去供热就最好，而是应当相互配 合，使之优化，才能发挥更大作用。 不作功能（火无）虽然不能转化为功，但在供热和供冷上却 是十分重要的，甚至是不可缺少的。 ①总能系统：考虑了能的数量和质量、做功和供热等优化的用 能系统。如电厂的热电合供、合成氨和乙烯的工艺-动力、动 力-工艺的总能系统； ②热泵系统：利用低温热和不做功能的有效手段。如制冷空调 热泵、热泵供暖、海水淡化、热泵干燥、热泵蒸馏等。 ③综合系统：考虑了能量的转换、传递、使用和回收四个环节 的综合用能优化。
高温余热
来源 熔炼用反射炉 温度/℃
中温余热
来源 工业锅炉排烟 燃气轮机排汽 往复式动机排汽 热处理炉排烟 干燥、烘干炉排烟 温度/℃
低温余热
来源 温度 /℃ 80-150 30-90 25-90 66-120 25-90
10003000 精炼用反射炉 6501650 沸腾焙烧炉 8501000 钢锭加热炉 9301035 水泥窑（干法） 620-735 玻璃熔炉 9801540 垃圾焚烧炉 8451100
3.4 余热回收原则

对于排出高温烟气的各种热设备，其余热应优先由本设备或 本系统加以利用。 余热余能无法回收用于加热设备本身，或者用后仍有部分可 回收时，应将其用于生产蒸汽或热水，以及产生动力。 要根据余热的种类、排出情况、介质温度、数量及利用的可 行性，进行企业综合热效率及经济性分析，决定设置余热回 收设备类型及规模。 应对必须回收余热的冷凝水，高、低温液体，固态高温物体 ，可燃物和具有余压的气体、液体等的温度、数量和范围制 定利用的具体管理标准。
现有效用能。
4）用能的本质——能的质量利用，尽可能降低内部损失，实 现充分用能。 5）用能的系统工程——能的综合利用，主要指作功能与不作 功能，功与热，动力与工艺等各种能的应用与配合，实现
优化用能。
1）用能的指导思想——最小不可逆性，完全用能 能量传递过程中不可逆程度取决于传递的动力和阻力。过程 不可逆性的存在，造成能量的损失。不可逆损失是热力学 意义上的真正损失，称为内部损失，是不可挽回的。许多 外部损失也是有内部损失引起的，如摩擦。用能的指导思 想就是减少不可逆造成的内部损失，追求生产工艺许可的 最小不可逆性。主要要点如下： ①减小传递的动力：即减小能量传递过程中的温差、压差、位 差、势差、密度差、浓度差等等。 ②降低传递的阻力：即进一步的、不断的降低摩擦、热阻等， 为此 必须提高设备制造精度，改进工艺流程，开发新设备 等等。 最小不可逆条件下的用能量潜力约占实际消耗量的 25％～35％。 度量过程不可逆程度的尺度是体系的熵增 △Ssy,由于不可逆而造成的内部损失Ein 是体系的熵增与环 境热力学温度Ta 的乘积，即Ein＝Ta△Ssy
该反应需要在催化剂存在下进行 ，依据目前开发的催化剂活性温度， 其反应温度在200-400℃之间，中变 催化剂在280-400℃ ，低变催化剂为 200-320 ℃。
常温 200-400℃
变换 反应器
换 热 器
常温
可燃废气、废液、废料余热
可燃废气包括焦化厂的煤气、炼油厂的可燃废气、化工厂 电石炉等废气；可燃废液包括炼油厂下脚渣油、废机油、造纸 厂黑液、油漆厂化工厂等废液；可燃废料包括木材废料及其他 固体废料。 8%左右 表1-1 可燃废气、液、料的发热量
高温烟气含有腐蚀性气体（SO2 、SO3 、H2S 、NOx、NH3）
3、余热利用的策略
3.1 工业余热回收常用设备
•换热器 •汽化冷却装置 •余热锅炉 •热泵 •热管 3.2 工业余热回收方式
•热回收（直接利用热能） •动力回收（转变为动力或电力后再用）
3.3 科学回收余热
1）用能的指导思想——追求用能过程的最小不可逆性，实现 完全用能。 2）用能的基本原则——用能方式合理化，按质用能，使供能 与用能的品质匹配，实现合理用能。 3）用能的主体——能的数量利用，尽可能减少外部损失，实
冷却介质余热
一类用于生产所需求的 冷却介质余热，另一类用于 金属构件冷却，保证金属强 度。 15%~25%
化学反应余热
化学反应余热是放热反应过程所放出的热量。 10%左右
如.生产硫酸制备二氧化硫
4FeS2 11O2 2Fe2O3 SO2 3696kJ / mol
如.合成氨中的一氧化碳变换反应 CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）+41kJ/mol
B 省煤器节约燃料量： Q
h h
m Dh2 h3
Q
net , ar
Q
net , ar
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空气预热器节约燃料量： Q VC
'
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空气预热器器回收热量：
B Q
Q

VC t t


net , ar
Q
net , ar
空气预热器
省煤器
（2）干燥物料
2）用能的基本原则——合理用能 ①按质用能：使用能与供能的品质（能级）尽可能相当。 能的品质系数（能级）ε，是以能的作功本领来度量的，即 总能E中所含火用Ex的比例，故ε=Ex／E
n n n n
对热能，εh=1-Ta/T 对电能，εe=1 对机械能，εm=1
对水蒸汽能，εst=1-Tas/h 式中，Ta-环境温度；T-热源温度；s-水蒸汽的熵； h-水蒸汽 的焓。 ②简单用能：要尽量减少能量传递次数和环节。每多一次传递， 多一个环节，就多一次不可逆损失。因此，在达到生产目的 和工艺要求的条件下，用能的环节越简单越好，传递次数越 少越好。这要求不断改进工艺，减少设备，缩短管线。
3）能的数量利用——有效用能 减少能量的外部损失，更多地利用能的数量，实现有效用能。 外部能量损失的主要形式为功损和热损（冷损）。表现形式如排 烟损失、排气损失、冷却热损失、散热损失、不完全燃烧损失、 摩擦损失、空载损失、无功损失等等，重要为能量的流失
和漏损，至于纯粹的跑冒滴漏不应考虑（必须杜绝）。
230-480 生产过程中蒸汽 凝结水 370-540 轴承冷却水 320-600 成型模冷却水 420-650 内燃机冷却水 230-600 泵冷却水
催化裂化装置
退火炉冷却系统
430-650 空调和制冷冷凝 器 430-650 生产过程中热流 体或热固体
32-45
30-230
表1-3我国主要行业的余热资源情况
4.1余热直接利用
余热的直接利用有以下途径：
（1）预热空气或给水
利用高温烟道排气，通过高温换热器来加热进入锅炉和 工业窑炉的空气，可提高燃烧效率，节约燃料。