第十二章--余热余压利用技术

热能工程学基础与节能技术热能工程学基础与节能技术能源管理师培训课件能源管理师培训课件 20112011年年第十二章第十二章 余热余压利用技术余热余压利用技术o余热是指一个过程中产生出来的，本来可以利用，但实余热是指一个过程中产生出来的，本来可以利用，但实际上被废弃不用而排放至周围环境的那一部分热量。际上被废弃不用而排放至周围环境的那一部分热量。o例如，在生产过程中由煤、油、天然气等一次能源所转化出来的热能，只有一部分得到了有效的利用，还有相当一部分余热排放到周围环境中。o余热可划分为：烟气余热、炉渣余热、产品余热、冷却介质余热、可燃废气余热、冷凝水余热、化学反应余热及残炭的余热等。o钢铁行业的烟气、工业窑炉产生的废气等，不仅含有高钢铁行业的烟气、工业窑炉产生的废气等，不仅含有高温的余热资源可以利用，还含有较高的压力可以利用，温的余热资源可以利用，还含有较高的压力可以利用，称为余压。称为余压。o第一节第一节 余热余压利用余热余压利用o余热资源一般可按温度分为三个范围：o1.高温余热：高于650。如工业窑炉、冶炼高炉的废气、炉渣的余热等。o2.中温余热：介于650200。如一般立式、卧式烟火管锅炉的烟气余热。o3.低温余热：温度低于200 的烟气和低于100 的液体。如一般机械化燃烧锅炉的烟气、工厂企业中的乏水、乏汽等的余热，这种余热虽然品位低，但余热数量很大。o一、高温余热的利用一、高温余热的利用o钢铁行业的烟气、工业窑炉产生的废气、机械工业锻件加热炉的烟气和热处理炉的排气等，温度都很高（6501 000）,具有很高的热值；o另外，高温固体（如炼焦炉）的炽热焦炭、锅炉煤渣、炼钢厂的钢坯以及生产或深加工的管件等也含有高温余热。o高温余热的利用途径主要有余热发电、空气预热、进料高温余热的利用途径主要有余热发电、空气预热、进料预热、预热锅炉给水等。预热、预热锅炉给水等。o（一）余热锅炉（一）余热锅炉o近20多年来，余热锅炉已在各个工业部门得到广泛采用。利用余热锅炉回收高温烟气的余热用来产生蒸汽是最经济、最有效的方法。o化学反应余热，钢铁、冶炼行业的高温炉尾烟气、水泥厂的窑尾烟气以及其他废气余热和可燃气体余热等，都可以通过相应规格的余热锅炉生产出各种压力温度的蒸汽，用于发电以及供生产生活用热，有的还可用于工艺流程本身，强化生产。有的工艺流程中余热锅炉已成为不可缺少的重要环节。o（二）加装换热器，预热助燃空气和进料（二）加装换热器，预热助燃空气和进料o加装换热器，利用余热预热助燃空气和进料是高温余热利用的另一种重要途径。o（三）高温固体余热的利用（三）高温固体余热的利用o对高温固体余热的回收比较困难，如炼焦炉的炽热焦炭、锅炉煤渣和炼钢厂的钢坯等。o对大块的高温固体，现在多使用气体或液体载体进行余热回收。o如干熄焦工艺，它是利用惰性气体来冷却赤热的焦炭，再使吸热后的高温气体流至余热锅炉，产生蒸汽发电。o如高温钢坯，温度高达900，在钢坯从900 降至500 左右的这段冷床上方，通过装有几排的翅片管，吸收高温钢坯的辐射热，将水加热成蒸汽。o二、中温余热的利用二、中温余热的利用o由于中温余热的温度比高温余热要低，传热效率也相对要差。其中，中高温这一范围的热烟气，差不多都是用来作为预热空气和燃料的热源。o三、低温余热的利用三、低温余热的利用o大多数的轻工、化工、纺织、印染、制药、食品、木材加工等行业，都有一些蒸发、干燥、蒸煮、漂洗等设备，这些设备的绝大部分热损失（排气、排烟）都是以低温余热的形式排放到大气中或水中。这些低温余热资源的特点是温度一般较低（200 以下），但排出量非常大。因此，对大量低温余热的回收利用是节约能源工作的关键问题之一。o（一）冷凝水的余热利用：（一）冷凝水的余热利用：回锅炉或加热物料、水。o（二）其他低温余热的回收利用：（二）其他低温余热的回收利用：热管或热泵。o障碍：余热的洁净程度会影响到其被回收利用的程度。o热管：高效传热原件。60年代由美国人发明的。一种被抽真空、注入低沸点液体的金属管（不锈钢），利用管内低沸点液体的蒸发、冷凝的快速循环，来实现热传导。导热速度优于任何金属材料。可用作换热器、散热器。o四、余压利用四、余压利用o钢铁行业的烟气、工业窑炉产生的废气等，不仅含有高温的余热资源可以利用，还含有较高的压力。o主要利用途径是：发电、同轴驱动。o（一）高炉煤气余压发电技术（一）高炉煤气余压发电技术o钢铁行业高炉煤气余压发电技术(Top Gas Pressure Recovery Turbine，简称TRT），即是利用高炉炉顶煤气具有的压力能，经透平膨胀作功，驱动发电机进行发电。o避免了传统的减压损失，发电后的煤气可继续被利用其余热。o（二）高炉鼓风机同轴机组（二）高炉鼓风机同轴机组o高炉鼓风机同轴机组是煤气透平与电动机同轴驱动的高炉轴流压缩机组三机组组合（Blast Furnace Power Recovery Turbine，简称BPRT）的简称。oBPRT比TRT的优越性o（1）与TRT装置相比，BPRT装置取消了发电机及发配电系统，合并了自控系统、润滑油系统、动力油系统等设施。节省投资，节省占地。o（2）BPRT机组中的高炉煤气透平回收能量不是用来发电，而是直接同轴驱动鼓风机，没有发电机转换损失，回收效率更高。o（3）采用TRT发电机需要并网，而采用同轴机组就无需电力部门的审批与管理。o第二节第二节 余热利用设备余热利用设备o充分利用余热，是提高能源利用率的重要途径之一。o回收利用余热资源的办法很多，其基本方法是利用热交换设备将高温流体与温度较低的流体进行换热。o常用的余热回收装置有：各种热交换器、余热锅炉、热管、热泵和动力回收装置等。o一、换热器一、换热器（详见本章第六节相关内容）。o二、余热锅炉二、余热锅炉o余热锅炉的原理和结构与普通工业、动力锅炉基本相同。o根据其使用特点，余热锅炉基本上可分为两大类；o烟道式(水管)余热锅炉和管壳式(火管)余热锅炉。o三、热管三、热管o热管是一种新型的高效率传热装置，它可以在温差很小的情况下传递相当大的热负荷。o热管在余热回收方面的用途，大体上有以下几类：干燥、硫化和烘烤装置的余热回收；低温蒸汽的凝结热回收；蒸汽锅炉的空气预热；空气干燥设备；暖通空调系统。o四、热泵四、热泵热泵的工作原理与制冷机相同，只是它们的使用目的不同。o热泵是通过制冷机将热量从低温环境传送到高温环境。o 制冷机系统工作原理：空调供水空调供水o压缩机 冷凝器 节流阀 蒸发器制冷剂空调回水空调回水热泵工作原理o压缩机 冷凝器 节流阀 蒸发器o压缩机 冷凝器（变蒸发器）节流阀 蒸发器（变冷凝器）o 冬季制热夏季制冷