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浅析工业上如何回收利用余热?回收利用余热技术

时间:2020-12-07 11:42:34 点击:282 次 来源:洛阳智慧能源工程
  一般工厂在进行工业生产的过程中所产生的余热都会进行回收再利用,余热的热量能源属于可利用的二次能源,不管什么行业的余热能源都是完全可以回收再利用的。利用余热来进行工作,可以减少能量消耗,对环保也有一定作用,今天能源小编来给大家说一说工业上如何回收利用余热?下面一起来看看吧。
  

  一、热交换技术

  
  热交换技术通过换热设备直接回收和利用余热能,这类技术不改变余热能的形式,是回收工业余热非常直接和经济的方法。热交换技术所利用的主要设备有各种传统的换热器,以及热管换热器和余热锅炉等。热交换技术通过换热器将余热转换为蒸汽或者热水、热风直接用于生产工艺中。
  
  1、间壁式换热器
  
  间壁式换热器主要有管式、板式及同流换热器等几类:
  
  ①管式换热器换热效率较低,平均在26%~30%,紧凑性不如板式换热器,金属材料消耗也大于其它类型换热器,但它具有结构坚固、适用性强和材料范围广的特点,是工业余热回收中应用非常广泛的热交换设备。
  
  ②板式换热器有翅片板式、螺旋板式、板壳式等,与管式换热器相比,其传热系数约为管壳式的二倍,传热效率高,结构紧凑,节省材料,冶金行业中的联合中小企业多采用板式换热器预热助燃空气。但由于板式换热器对温度压力的耐受能力不如管式换热器大,应用范围受到一定的限制。
  
  ③混合式换热器依靠冷热流体直接接触或混合传递热量,如工业生产中的冷却塔、洗涤塔、气压冷凝器等。
  
  2、热管换热器
  
  热管是一种高效的导热元件,是一种全封闭的真空管,里面充注一定量的工质,热管一端受热后,里面的工质吸热蒸发,然后扩散至热管另一端凝结放热,将热量传递给与热管另一端相接触的物质。热管通过工质的蒸发和凝结两次相变过程和两次间壁换热来传递热量,属于将储热和换热装置合二为一的相变储能换热装置。
  
  3、余热锅炉
  

  余热锅炉回收余热是提高能源利用率的重要手段,可利用高温烟气余热、化学反应余热、可燃气体余热以及高温物料余热等,生产高压、中压、低压蒸汽或热水,用于工艺流程或进入热网供热。同时余热锅炉是低温汽轮机发电系统中的重要设备,冶金行业近80%的烟气余热是通过余热锅炉回收的。

  

  二、热功转换技术

  
  利用热功转换技术可提高余热的品位,是回收工业余热的另一重要技术。按照工质分类,热功转换技术可分为传统的以水为工质的蒸汽透平发电技术和以低沸点工质的有机工质发电技术,目前主要的工业应用以水为工质,以余热锅炉加上蒸汽透平或者膨胀机所组成的低温汽轮机发电系统。
  
  1、低温余热发电
  
  纯低温余热回收发电技术与大中型的火力发电不同,低温余热发电技术是通过回收钢铁、水泥、石化等企业几乎每天都在持续不断的向大气环境中排放的温度低于300~400℃的中低温的废蒸汽、烟气所含的低品位的热量来发电,它将企业在生产环节产生的低品位的或废弃的热能转化为能源——电能,因此它是一项变废为宝的高效节能技术。这一技术的核心是在高效换热器和低温非标汽轮机方面的重大突破和进展,这些技术可以成功地直接将低品位的余热转换成电能,不仅建厂投资成本低,而且经济效益显著,为大型企业余热回收利用、节能降耗找到了一条行之有效的途径和方法。
  
  2、ORC(有机朗肯循环)发电
  
  ORC是针对85-200℃的余热利用而设计生产的发电装置,ORC发电装置效率比中、高温水平的汽轮机发电要低很多,ORC发电效率一般在10-15%左右,目前世界各国的技术水平都是这样,这是ORC发电机组的自身特性决定的。ORC发电装置对环境温度敏感,相同的余热和机组,在不同的地区使用,因为环境温度的高低,决定了介质的冷凝温度。当冷凝温度降低10-15℃时,发电量成倍增长,南方和北方发电量相差近一倍。北方平均环境温度低,发电量大。南方则发电量明显减小。
  
  3、汽机拖动
  
  在工业生产中,直接用汽轮机作为原动机来驱动一些大型的机械设备,如大型风机、给水泵压缩机等功率比较大的设备,这种用途的汽轮机叫工业汽轮机。驱动泵、鼓风机、压缩机等机械的汽轮机或与工业生产流程有密切联系的发电用汽轮机。
  

  三、制冷制热技术

  
  1、余热制冷
  
  余热制冷是利用生产过程中的气体或废气、废液,以及某些动力机械排出的热量作能源,驱动压缩式或吸收式制冷机制冷的技术,可回收余热,节约能耗,降低成本。余热制冷是一种吸收式制冷,是靠消耗热能采作为补偿的,而这种热能主要是低位热能,例如0.8Pa压的蒸汽,或60℃以上的热水以及利用工业废气等。
  
  2、热泵
  

  热泵以消耗一部分高质能(电能、机械能或高温热能)作为补偿,通过制冷机热力循环,把低温余热源的热量“泵送”到高温热媒,热泵技术常被用于回收略高于环境温度(30~60℃)的废热,达到节能降耗的目的。

利用溴化锂热泵回收工厂余热技术流程图


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