1、余热回收节能技术,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。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。,注意,排气余热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
2、废气、废水余热化学反应余热,按来源分类,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,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%,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,CO（g）+
3、H2O（g）=CO2（g）+H2（g）+41kJ/mol,如.生产硫酸制备二氧化硫,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。,如.合成氨中的一氧化碳变换反应,表1-1 可燃废气、液、料的发热量,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,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。,蒸汽锤,蒸汽锤排汽余热占
4、用气量的70%-80%,凝结水排空,10%16%,按温度分类,高温余热中温余热低温余热,500,200500,200 的烟气150 的液体,表1-2 按温度范围划分的余热资源情况,表1-3我国主要行业的余热资源情况,2.余热的特点,余热的特点,高温烟气含有腐蚀性气体（SO2、SO3、H2S、NOx、NH3）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。,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
5、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）,3.4 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。,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
6、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。,3.5 余热回收应注意的问题,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。,4.1余热直接利用,（1）预热空气或给水,余热的直接利用有以下途径：,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250350，是锅炉热损失中最大的一项，一般占燃料消耗量的820，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
7、利用是在锅炉烟道中装设省煤器与空气预热器。,（2）干燥物料,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。,溶液再生,冷却水,开,加热,开,冷水,冷却水,吸收器,蒸发器,（1）利用余热锅炉产生蒸汽，推动汽轮机组发电。,利用余热发电通常有以下几
8、种方式：,4.2 余热余压发电,如.干熄焦发电技术 干熄焦技术是利用冷的惰性气体(燃烧后的废气)，在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦。吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄焦锅炉产生的蒸汽或并入厂内蒸汽管网或送去发电。,由焦炉生产的温度约为1000的赤热焦炭排出装入焦罐车中，焦罐经牵引、提升移送至熄槽上部，从加焦口将焦炭放入干熄槽预存室，预存一定时间后下行至熄焦室，并与逆流的惰性循环气体N2进行热交换，冷却后的焦炭经排焦装置从排焦口排出，再经皮带转运至筛焦楼筛焦、储存，供炼钢（炼铁）用。,二者在逆向运动中，焦炭逐渐被冷却到2
9、50以下，然后由炉底的卸料装置排出；同时，惰性气体（或废烟气）被加热到800左右，从干熄炉斜道口经过一次除尘器后进入干熄焦锅炉；在锅炉中，水被热气流加热产生蒸汽，同时气体被冷却到200左右，再经二次除尘由循环风机重新送入干熄炉内循环使用。,（2）高温余热作为燃气轮机的热源，利用燃气轮机组发电,如.TRT发电技术,1.什么是TRT装置 TRT Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine Unit，高 炉 煤 气 余 压 透 平 回 收 装 置 TRT装置是利用高炉冶炼的副产品 高炉炉顶煤气具有 的压力能和热能，使煤气通过透平膨胀机膨胀作功，驱动
10、发电机发电或驱动其它设备，进行能量回收的一种装置。TRT装置的特点：不消耗任何燃料;不改变原煤气品质;无污染公害、最经济设备;替代减压阀组调节稳定炉顶压力。,TRT发电系统,封闭式,敞开式,（3）余热温度较地，可利用低沸点工质，来达到发电目的。,采用有机低沸点作为热力循环的工质与低温余热换热，有机工质吸热后产生高压蒸汽，推动汽轮机或其他膨胀动力机带动发电机发电。因此，系统能够实现余热回收和发电的最低余热资源温度可到80，这是常规发电技术不能做到的（常规发电要求热源温度在350以上），从而拓宽了可以回收发电的余热资源范围，为建材、冶金、化工等行业的低温余热资源回收提供了技术手段和设备。同时，这项
11、技术还可以推广到可再生能源发电系统中，（如地热、太阳能和生物质能）为可再生能源发电提供关键技术和设备。,工业低温废热发电,4.3 热泵余热利用技术,余热锅炉型燃气蒸汽联合循环,余热锅炉型燃气蒸汽联合循环T-S,燃汽轮机循环：吸热温度高（1100 1200）放热温度高（500 600）蒸汽动力循环：吸热温度低（540 560）放热温度低（30 38）,4.4 蒸汽燃气联合循环,疏水阀,锅炉,给水泵,控制阀,蒸汽8 bar g,泵,90冷凝水,90,给水槽,4.5 冷凝水回收,为 什 么 回 收 冷 凝 水?,冷 凝 水 是 极 有 价 值 的 资 源。其 所 含 有 的 高 热 量 是 回 收
12、的 最 佳 理 由。冷 凝 水 是 经 过 水 处 理，回 收 冷 凝 水 可 以 降 低 水 处 理 费 用。减 少 锅 炉 排 污.可 以 避 免 冷 凝 水 排 放 的 巨 大 费 用。减 少 补 充 给 锅 炉 的 水，降 低 水 费 用。总 的 效 果：可 以 节 约 20%以 上 的 燃 料。,压 力(bar g),焓(kJ/kg),蒸 汽 全 热 能,蒸 汽 潜 热 能,冷 凝 水 中 的 能 量,大 气 压 力 下 冷 凝 水 的 能 量,可 供 二 次 蒸 汽 的 能 量,4.5 余热综合利用,根据余热资源的具体条件，还可考虑综合利用系统，做到热尽其用。例如：高温烟气的梯级利用（锅炉的排烟）；采用热电联合循环机组，发电的同时进行供热；有一定压力的高温废气采用燃气蒸汽联合循环。基本原则是：回收了尽可能高；回收成本尽可能低；投资回收期尽可能短；适应负荷变化能力尽可能强；,
