工业余热回收技术
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工业余热回收技术
余热回收技术
余
1.余Biblioteka Baidu的定义与种类
热
回 2.余热的特点
收
节
能 3.余热利用的策略
技
术
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。
CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）+41kJ/mol
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
200-400℃
变换 反应器
催化剂在280-400℃ ，低变催化剂为 200-320 ℃。
常温
换
热
器
常温
可燃废气、废液、废料余热
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1。0%~16%
凝结水排空
蒸汽锤
蒸汽锤排汽余热占用气量的70%80%
按 高温余热 温 度 中温余热 分 类 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
高温余热
来源
温度/℃
熔炼用反射炉 精炼用反射炉 沸腾焙烧炉 钢锭加热炉 水泥窑（干法） 玻璃熔炉 垃圾焚烧炉
10003000
6501650
8501000
9301035
620-735 980-
1540 845-
1100
中温余热
来源
温度/℃
工业锅炉排烟
230-480
燃气轮机排汽
370-540
往复式发动机排汽 320-600
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1。0%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
甘蔗渣
可燃成分/%
CO
5-8 27-30 56-61
70
H2
55-60 1-2 1.5 6
CH4
23-27 0.3-
0.8
6.5 19.3
15
80
14
5
1
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
32-45 30-230
表1-3我国主要行业的余热资源情况
行业
余热资源来源
冶金
化工
建材 玻璃 造纸 纺织 机械
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
占燃料消耗量 比例
33%以上
15%以上
约40% 约20% 约15% 约15% 约15%
2. 余热的特点
高温烟气含有腐蚀性气体（SO2 、SO3 、H2S 、NOx、NH3）
余 废气中不但含有丰富的显热，而且有时含有可燃性气体； 热 废气中有大量的半熔状态的粉尘或烟炱等； 的 废气等热源的温度差别有时很大； 特 点 工艺废气是高温高压的，有些气体还有爆炸性；
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
废气、废液、废料
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
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 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：
按 高温产品和炉渣的余热
来 源
冷却介质的余热
分 可燃废气、废液和废料余热
类
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 %
热处理炉排烟
420-650
干燥、烘干炉排烟 230-600
催化裂化装置
430-650
退火炉冷却系统 430-650
低温余热
来源
温度 /℃
生产过程中蒸汽 凝结水
轴承冷却水
80-150 30-90
成型模冷却水
25-90
内燃机冷却水
66-120
泵冷却水
25-90
空调和制冷冷凝 器
生产过程中热流 体或热固体
注意
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
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。
余热回收技术
余
1.余Biblioteka Baidu的定义与种类
热
回 2.余热的特点
收
节
能 3.余热利用的策略
技
术
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。
CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）+41kJ/mol
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
200-400℃
变换 反应器
催化剂在280-400℃ ，低变催化剂为 200-320 ℃。
常温
换
热
器
常温
可燃废气、废液、废料余热
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1。0%~16%
凝结水排空
蒸汽锤
蒸汽锤排汽余热占用气量的70%80%
按 高温余热 温 度 中温余热 分 类 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
高温余热
来源
温度/℃
熔炼用反射炉 精炼用反射炉 沸腾焙烧炉 钢锭加热炉 水泥窑（干法） 玻璃熔炉 垃圾焚烧炉
10003000
6501650
8501000
9301035
620-735 980-
1540 845-
1100
中温余热
来源
温度/℃
工业锅炉排烟
230-480
燃气轮机排汽
370-540
往复式发动机排汽 320-600
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1。0%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
甘蔗渣
可燃成分/%
CO
5-8 27-30 56-61
70
H2
55-60 1-2 1.5 6
CH4
23-27 0.3-
0.8
6.5 19.3
15
80
14
5
1
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
32-45 30-230
表1-3我国主要行业的余热资源情况
行业
余热资源来源
冶金
化工
建材 玻璃 造纸 纺织 机械
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
占燃料消耗量 比例
33%以上
15%以上
约40% 约20% 约15% 约15% 约15%
2. 余热的特点
高温烟气含有腐蚀性气体（SO2 、SO3 、H2S 、NOx、NH3）
余 废气中不但含有丰富的显热，而且有时含有可燃性气体； 热 废气中有大量的半熔状态的粉尘或烟炱等； 的 废气等热源的温度差别有时很大； 特 点 工艺废气是高温高压的，有些气体还有爆炸性；
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
废气、废液、废料
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
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 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：
按 高温产品和炉渣的余热
来 源
冷却介质的余热
分 可燃废气、废液和废料余热
类
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 %
热处理炉排烟
420-650
干燥、烘干炉排烟 230-600
催化裂化装置
430-650
退火炉冷却系统 430-650
低温余热
来源
温度 /℃
生产过程中蒸汽 凝结水
轴承冷却水
80-150 30-90
成型模冷却水
25-90
内燃机冷却水
66-120
泵冷却水
25-90
空调和制冷冷凝 器
生产过程中热流 体或热固体
注意
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
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。