工業(yè)余熱中的余熱利用技術(shù)

據統計可回收利用的余熱資源占總余熱資源的60%，目前，余熱利用的方式主要可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是轉換利用，另一類(lèi)是熱利用。余熱利用的技術(shù)主要有如下幾種：

1.余熱鍋爐發(fā)電技術(shù)

這種利用方式是回收高品位余熱最常見(jiàn)的一種方式，屬于余熱轉換利用范疇，類(lèi)似于火力電廠(chǎng)的發(fā)電原理。余熱鍋爐中的水吸收工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的余熱，如水泥，鋼鐵等生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的高溫煙氣，產(chǎn)生溫度，壓力較高的水蒸汽，水蒸汽推動(dòng)汽輪機做功，輸出機械能，進(jìn)而轉變?yōu)殡娔?。目前，這種技術(shù)已經(jīng)非常成熟。

余熱鍋爐發(fā)電機組主要用于回收高品位余熱的，當驅動(dòng)熱源為溫度>500℃的煙氣時(shí)，其發(fā)電效率較高。根據計算，當煙氣溫度為1000℃時(shí)，可產(chǎn)生10MPa的水蒸汽，發(fā)電效率約為30%

2.工業(yè)熱泵技術(shù)

熱泵技術(shù)屬于工業(yè)余熱的熱利用范疇，其用于回收工業(yè)余熱的技術(shù)已經(jīng)非常成熟。這種技術(shù)的主要特點(diǎn)是以相對少量的高品位能如電能、機械能等為代價(jià)使低品位的工業(yè)余熱提升為較高品位的熱量。其在回收利用低品位余熱方面有著(zhù)得天獨厚的優(yōu)勢，目前比較常見(jiàn)的工業(yè)熱泵系統有如下兩類(lèi)：

(1)壓縮式熱泵系統;

(2)吸收式熱泵系統。

熱泵系統雖然在利用低溫余熱的方面優(yōu)勢明顯，但其產(chǎn)品單一，絕大多數熱泵輸出的是熱水，熱水品位雖然較低溫余熱有所提升，但提升幅度不大，應用受限，最常見(jiàn)的是用于冬季供暖，日常生活用水等，對于沒(méi)有供熱需求的季節和地區，其可利用的途徑更加有限。

3.ORC低溫發(fā)電系統

ORC低溫發(fā)電系統屬于余熱轉換利用的范疇，回收利用余熱的方式與余熱鍋爐的方式相似，區別在于余熱鍋爐的循環(huán)工質(zhì)為水，一般稱(chēng)為單循環(huán)系統，ORC低溫發(fā)電系統的循環(huán)工質(zhì)為低沸點(diǎn)的有機工質(zhì)，一般稱(chēng)為雙循環(huán)系統，這就使得ORC機組對低品位的余熱回收具有巨大優(yōu)勢。由于產(chǎn)品是電能，所以運用范圍廣。

典型ORC低溫發(fā)電應用場(chǎng)景如下：

(1)低溫煙氣

熱源：各種加熱爐煙氣溫度：150-180°

技術(shù)：采用前置煙氣換熱器將煙氣中的熱值回收，產(chǎn)生高溫熱水或者蒸汽進(jìn)去ORC機組進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現節能減排。

(2)地熱

熱源：常規地熱90-160℃，中高溫地熱>160℃

技術(shù)：熱水進(jìn)入ORC機組，排水(50-70℃)供綜合利用，進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現節能減排。

4.工業(yè)余熱制冷技術(shù)

工業(yè)余熱制冷技術(shù)是指以工業(yè)余熱作為驅動(dòng)熱源，利用吸收式制冷系統為用戶(hù)提供冷凍水。與傳統的壓縮式制冷機組相比，吸收式制冷系統利用低品位的工業(yè)余熱而不是高品位的電能或機械能;采用天然制冷劑如水或NH3，而不是對環(huán)境有破壞作用的，價(jià)格昂貴的氟利昂。所以具有相當的環(huán)保和節能效果，同時(shí)具有結構簡(jiǎn)單、震動(dòng)小、無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn)，在20世紀末得到了廣泛推廣。

但是與壓縮式制冷機組相比，吸收式制冷機組的COP較低，一般小于2。為了減少靜液高度對蒸發(fā)溫度的影響，需要采用噴淋式蒸發(fā)器，費用相對于普通管殼式換熱器高，而且其對防結晶、防腐蝕、防不凝性氣體要求非常高。

5.熱交換技術(shù)

熱交換技術(shù)是指利用換熱器使水或其他介質(zhì)與工業(yè)余熱換熱，換熱得到的熱水或其他介質(zhì)直接用于工藝生產(chǎn)或是其他方面。這種利用方式?jīng)]有改變余熱能的形式，屬于余熱資源熱利用的范疇，這是工業(yè)余熱回收方面最直接，效率較高的技術(shù)。換熱器技術(shù)是熱交換技術(shù)的核心，用于熱交換技術(shù)的換熱器常見(jiàn)的有間壁式換熱器、蓄熱式換熱器、熱管換熱器、余熱鍋爐等。

雖然熱交換技術(shù)系統簡(jiǎn)單，效率較高，但是由于其產(chǎn)品單一，最常見(jiàn)的是熱水，而且經(jīng)過(guò)換熱器后，由于傳熱溫差的原因，得到的產(chǎn)品溫度較余熱溫度低，降低了余熱品位，應用范圍受限。