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
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
按 来 源 分 类
高温产品和炉渣的余热 冷却介质的余热 可燃废气、废液和废料余热 废气、废水余热 化学反应余热
排气余热
排气余热占余热资源 总量的50%左右，并且温 度范围差别大。
焦炉煤气750℃
转炉煤气1600℃以上
高温产品和炉渣余热
工业上许多成品半成品或 者炉渣的温度都很高，对其冷 却过程中还有大量的余热可以 利用。 4 %~ 6 %
占燃料消耗量 比例
33%以上 15%以上
建材 玻璃 造纸 纺织 机械
约40% 约20% 约15% 约15% 约15%
2. 余热的特点
余 热 的 特 点
废气中不但含有丰富的显热，而且有时含有可燃性气体； 废气中有大量的半熔状态的粉尘或烟炱等； 废气等热源的温度差别有时很大； 工艺废气是高温高压的，有些气体还有爆炸性； 液体余热一般温度较低，但量很大； 化工生产中固体余热相对较少。
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。
3.4 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。
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
15 5 1
废气、废水余热
生产所需使用蒸汽和热 水所需的化工厂均存在一种 余热。 10%~16%
蒸汽锤
蒸汽锤排汽余热占用气量的 70%-80%
凝结水排空
按 温 度 分 类
高温余热 中温余热 低温余热
>500℃ 200~500℃
<200 ℃的烟气 <150 ℃的液体
表1-2 按温度范围划分的余热资源情况
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。


余热回收固然很重要，但最根本的问题还在于尽量减少 余热的排出，这方面的主要措施是降低排烟温度，热能 梯级利用，减少冷却介质带走的热量，减少散热损失， 提高热工设备的效率等。
1.2 余热资源分类
余热品味的高低主要和温度有关，温度越高品味 越高做工能力越强，工业企业中，余热资源的形态 通常有固体、气体、液体三种。具体可以分为以下6 种。 排气余热
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
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。
如.锅炉烟道气的回收利用 锅炉排烟温度一般在250～350℃，是锅炉热损失中最大 的一项，一般占燃料消耗量的8～20％，因此，回收锅炉排 烟热量，是提高锅炉效率，降低企业燃料消耗的重要措施。 锅炉排烟热损失的回收利用是在锅炉烟道中装设省煤器 与空气预热器。 省煤器回收热量： Q mD 2 3
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
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
B 省煤器节约燃料量： Q
h h
m Dh2 h3
Q
net , ar
Q
net , ar
"
空气预热器节约燃料量： Q VC
'
t t
" '
" '
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
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。
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
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 往复式发动机排汽 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
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
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）。
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。
百度文库


3.5 余热回收应注意的问题

资金和土地的投入，应该首先考虑提高现有设备的效率 上，绝不要把回收余热建立在大量能源浪费的基础上。 不是所有的都可以回收。 用途两类：一类给本身，一类用于其他的设备。决定了 余热回收的同步性。

4、余热利用途径
余热利用途径主要有三方面：余热直接利用、余热发电 和余热综合利用。
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