工業(yè)余熱包括:煙氣余熱,冷卻介質(zhì)余熱,廢汽廢水余熱,化學(xué)反應(yīng)熱,高溫產(chǎn)品和爐渣余熱,以及可燃廢氣、廢料余熱。
從經(jīng)濟(jì)性出發(fā),需要結(jié)合工藝生產(chǎn)進(jìn)行系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)布置,綜合利用能量,以提高余熱利用系統(tǒng)設(shè)備的效率。 根據(jù)余熱資源在利用過(guò)程中能量的傳遞或轉(zhuǎn)換特點(diǎn),可以將國(guó)內(nèi)目前的工業(yè)余熱利用技術(shù)分為熱交換技術(shù)、熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)、余熱制冷制熱技術(shù)。
熱交換技術(shù) 熱交換技術(shù)是回收工業(yè)余熱最直接、效率較高的經(jīng)濟(jì)方法,該類技術(shù)不改變余熱能量的形式,只是通過(guò)換熱設(shè)備將余熱能量直接傳遞給自身工藝的耗能流程,降低一次能源消耗。主要余熱利用方式有間壁式換熱、余熱鍋爐、蓄熱式熱交換、熱管的換熱等。
熱功轉(zhuǎn)換技術(shù) 利用熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)可提高余熱的品位,是工業(yè)余熱利用的另一重要技術(shù) 按照工質(zhì)分類,熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)可分為傳統(tǒng)的以水為工質(zhì)的蒸汽透平發(fā)電技術(shù)和以低沸點(diǎn)工質(zhì)的有機(jī)工質(zhì)發(fā)電技術(shù)。目前主要的工業(yè)應(yīng)用以水為工質(zhì),以余熱鍋爐+蒸汽透平或者膨脹機(jī)所組成的低溫汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。
制冷制熱技術(shù)與傳統(tǒng)壓縮式制冷機(jī)組相比,吸收式或吸附式制冷系統(tǒng)可利用廉價(jià)能源和低品位熱能而避免電耗,具有顯著的節(jié)電能力和環(huán)保效益,得到了廣泛的推廣應(yīng)用。吸收式余熱制冷機(jī)組制冷效率高,適用于大規(guī)模熱量的余熱回收。
吸附式制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)噪音,無(wú)污染,可用于顛簸震蕩場(chǎng)合,更適合利用小熱量余熱回收,或用于冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。熱泵以消耗一部分高質(zhì)能(電能、機(jī)械能或高溫?zé)崮埽┳鳛檠a(bǔ)償,通過(guò)制冷機(jī)熱力循環(huán),把低溫余熱源的熱量“泵送”到高溫?zé)崦剑瑹岜眉夹g(shù)常被用于回收略高于環(huán)境溫度(30~60℃)的廢熱,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
余熱是在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下,在能源利用設(shè)備中沒有被利用的能源,也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據(jù)調(diào)查,各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%~67%,可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%。
利用生產(chǎn)過(guò)程中多余的熱能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。余熱發(fā)電不僅節(jié)能,還有利于環(huán)境保護(hù)。余熱發(fā)電的重要設(shè)備是余熱鍋爐。它利用廢氣、廢液等工質(zhì)中的熱或可燃質(zhì)作熱源,生產(chǎn)蒸汽用于發(fā)電。由于工質(zhì)溫度不高,故鍋爐體積大,耗用金屬多。用于發(fā)電的余熱主要有:高溫?zé)煔庥酂幔瘜W(xué)反應(yīng)余熱,廢氣、廢液余熱,低溫余熱(低于200℃)等。此外,還有用多余壓差發(fā)電的;例如,高爐煤氣在爐頂壓力較高,可先經(jīng)膨脹汽輪發(fā)電機(jī)繼發(fā)電后再送煤氣用戶使用。
余熱資源在鋼鐵、石油、化工、建材行業(yè)大量存在,也普遍存在于其他行業(yè)。
輕工和食品等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中,都存在著豐富的余熱資源,被認(rèn)為是繼煤、石油、天然氣和水力之后的第五大常規(guī)能源,所以充分利用余熱資源也是企業(yè)節(jié)能的主要內(nèi)容之一在各種生產(chǎn)過(guò)程中,往往會(huì)生成具有熱能、壓力能或具有可燃成分的廢氣、廢汽、廢液等產(chǎn)物,在不少化學(xué)工藝過(guò)程中,還會(huì)有大量化學(xué)反應(yīng)熱釋放出來(lái)。 有些產(chǎn)品還可能會(huì)大量的物理顯熱。
這些帶有能量的載能體都稱為余能,俗稱余熱。 這些余熱資源可用于發(fā)電、驅(qū)動(dòng)機(jī)械、加熱或制冷等,從而減 少一次能源的消耗,并減輕對(duì)環(huán)境的熱污染能量有品位的高低,而熱能是屬低品位的能。
可以從熱能 轉(zhuǎn)換為高品位能和直接利用時(shí)的難易程度或作用大小來(lái)區(qū)分其 量的高低。 通常評(píng)價(jià)熱能品位最簡(jiǎn)單和直觀的方法是用溫度的 高低。
獲得熱量的溫度高,則利用方便;溫度低的熱量利用就 困難。當(dāng)溫度低到環(huán)境?顯度時(shí),就無(wú)法利用了。
我國(guó)工業(yè)企業(yè)的余熱利用潛力很大,余熱利用在當(dāng)前節(jié)約 能源中占重要地位。余熱資源的回收利用可不是件容易的事, 它要求工藝上、技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上合理,而且還要保護(hù)環(huán) 境。
如何應(yīng)用當(dāng)代最新科學(xué)技術(shù),充分利用余熱資源是擺在科 研工作者和企業(yè)一線生產(chǎn)人員面前的重要任務(wù)和研究課題。余熱資源是指在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。
它不僅決定于能量本身的品位,還決 定于生產(chǎn)發(fā)展情況和科學(xué)技術(shù)水平,也就是說(shuō),利用這些能量 在技術(shù)上應(yīng)是可行的,在經(jīng)濟(jì)上也必須是合理的。 例如,欲回收100攝氏度以下的低溫余熱,就要有解決相應(yīng) 技術(shù)難題的能力;要從高溫高腐蝕性介質(zhì)中回收余熱,首先必 須有耐熱耐蝕性很強(qiáng)的材料等。
所以,生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平是決定余熱資源的數(shù)量。必須指出,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,減 少冷卻介質(zhì)帶走的熱量,減少散熱損失,提高熱工設(shè)備本身的 效率等。
¥供暖系統(tǒng)的熱源節(jié)能整個(gè)供熱采暖系統(tǒng)由熱源、熱網(wǎng)和熱用戶三大部分組成。節(jié)能工作也應(yīng)從這三個(gè)方面人手。
熱源主要采用燃煤、燃?xì)?、燃油鍋爐或電鍋爐,也可用地 熱、水源、地源熱栗等。我國(guó)北方地區(qū)現(xiàn)在仍以集中燃煤鍋爐 供熱為主。
由于環(huán)保要求的提高,北京等地正在逐步改變以燃 煤為主的局面,用燃?xì)?、電等清潔能源取代,地?zé)帷岜眉夹g(shù) 等也正在逐步發(fā)展。 鍋爐房熱源的節(jié)能主要是提高能源轉(zhuǎn)換的效率,包括提高 鍋爐和換熱站內(nèi)換熱器的效率,降低輸送系統(tǒng)的能耗,包括風(fēng) 機(jī)和水泵的能耗,以及降低輔助系統(tǒng)包括輸煤、排灰和排污系 統(tǒng)的能耗。
目前,國(guó)內(nèi)外鍋爐的熱效率還很低,無(wú)論是從熱能轉(zhuǎn) 化為電能,還是從熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,其熱效率較高的也只 有40%左右,還有60%左右的熱量,隨冷卻水而流失。
如1臺(tái)12.5萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)及其配套的鍋爐,每小時(shí)排 出高于自然水溫l0°左右的溫水1.8萬(wàn)噸,相當(dāng)于每小 時(shí)耗料25噸標(biāo)準(zhǔn)煤所產(chǎn)生的熱量。這不僅浪費(fèi)了大量寶 貴的能源,還對(duì)農(nóng)田和天然水域帶來(lái)嚴(yán)重的熱污染。
這些 長(zhǎng)期被廢棄的溫排水或熱汽,對(duì)養(yǎng)鱉來(lái)說(shuō)是難得的熱能資 源。充分利用這些熱源,發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖,在增加鱉產(chǎn)量、調(diào)節(jié)市場(chǎng)供應(yīng)、改善人民生活的同時(shí),還可減少和杜絕熱 污染,保護(hù)城鄉(xiāng)環(huán)境。
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