余热回收节能技术

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
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
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。
（1000℃）
（800℃）
余热 锅炉
（250℃）
二者在逆向运动中，焦炭逐渐被冷却到250℃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。
工业低温废热发电
4.3 热泵余热利用技术
高压蒸汽 汽 轮 发 电 机 汽轮机排气 抽 气
蒸 汽 锅 炉 锅炉补水
效果：节约能源、减少污 染、提高企业经济效益。
凝结水 冷 却 水 进 冷 却 水 出
凝水加热器 吸收式热 泵 驱动热源
凝汽器 低温热源水进 低温热源水出
供热水去 供热水回 用户采暖 冷却塔
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
敞开式 封闭式
（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。
feedtank 给水槽 90℃
蒸汽 8 bar g 控制阀
设备
疏水阀
锅炉
水槽
给水泵 泵
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 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。
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
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）
3.4 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。
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）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，驱动发电机发电或驱动其它设备，
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
加热
开
冷水
冷却水 吸收器 蒸发器
4.2 余热余压发电
利用余热发电通常有以下几种方式：
（1）利用余热锅炉产生蒸汽，推动汽轮机组发电。。
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。
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
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；
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。
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
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 %
高温余热
来源 熔炼用反射炉 温度/℃
中温余热Biblioteka Baidu
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

蒸汽全热能
蒸汽潜热能
焓 (kJ/kg)
冷凝水中的能量
可供二次蒸汽的能量
大气压力下冷凝水的能量
压 力 (bar g)
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。
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
余热回收节能技术 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。 注意



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。


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
（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。
4.4 蒸汽燃气联合循环
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 ℃ ）
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
4.5 冷凝水回收
90℃冷凝水