余热综合利用讲义课件

工业余热综合利用技术交流工业余热综合利用技术交流XXXXXXXXXXXXXXXXXX有限公司有限公司二一二一五五年年六六月月工业余热综合利用技术交流XXXXXXXXX有限公司1p工业余热现状及技术p电热泵技术p吸收式热泵技术p低温余热发电技术p业务模式工业余热现状及技术2 工业余热资源普遍存在，特别在钢铁、化工、石油、建材、轻工和食品等工业余热资源普遍存在，特别在钢铁、化工、石油、建材、轻工和食品等行业的生产过程中，都存在丰富的余热资源，所以充分利用余热资源是企行业的生产过程中，都存在丰富的余热资源，所以充分利用余热资源是企业节能的主要内容之一。业节能的主要内容之一。余热资源按其温度划分可分为三类：余热资源按其温度划分可分为三类：高温余热（温度高于高温余热（温度高于300300的余热资源）的余热资源）中温余热（温度在中温余热（温度在80-30080-300的余热资源）的余热资源）低温余热（温度低于低温余热（温度低于150150的烟气及低于的烟气及低于8080的液体）的液体）1工业余热利用现状及技术工业余热利用现状及技术 工业余热资源普遍存在，特别在钢铁、化工、石油、3 我国工业余热资源回收率仅我国工业余热资源回收率仅33.533.5，即，即2 23 3的余热资源是尚未被利的余热资源是尚未被利用。在工业领域中消耗着大量的能量，最终都以低温热水的形式排放掉。用。在工业领域中消耗着大量的能量，最终都以低温热水的形式排放掉。为了提高能耗的利用效率，应采取措施进行余热资源回收利用。为了提高能耗的利用效率，应采取措施进行余热资源回收利用。余热回收方式各种各样，但总体分为热回收（直接利用热能）和动力余热回收方式各种各样，但总体分为热回收（直接利用热能）和动力回收（转变为动力或电力再用）两大类。回收（转变为动力或电力再用）两大类。余热回收原则是：余热回收原则是：1 1、高温烟气，其余热应优先由本设备或本系统加以利用。、高温烟气，其余热应优先由本设备或本系统加以利用。2 2、余热余能可利用来生产蒸汽或热水，以及生产动力等。、余热余能可利用来生产蒸汽或热水，以及生产动力等。3 3、进行企业综合热效率及经济可行性分析。、进行企业综合热效率及经济可行性分析。4 4、应对必须回收余热的热源载体，制定利用具体管理标准。、应对必须回收余热的热源载体，制定利用具体管理标准。1工业余热利用现状及技术工业余热利用现状及技术 我国工业余热资源回收率仅33.5，即234702502030 70电热泵80 130余热温度105250余热锅炉吸收式热泵1306095145170根据余热品位，可实现余热制热的技术根据余热品位，可实现余热制热的技术1工业余热利用现状及技术工业余热利用现状及技术热管换热器702502030 7059065 65 105热水型吸收式热泵废热温度105250 烟气制冷技术140105 174蒸汽型吸收式热泵2507155冷水温度根据余热品位，可实现余热制冷的技术根据余热品位，可实现余热制冷的技术1工业余热利用现状及技术工业余热利用现状及技术9065 65 630 70电驱动热泵80 130废热温度300余热锅炉+发电第二类吸收式热泵热管换热器8010510130300609514517070 105第一类吸收式热泵105 300以上蒸汽及烟气吸收式制冷技术7155制冷温度制热温度80 ORC技术应用领域 300ORC发电应用领域发电应用领域1工业余热利用现状及技术工业余热利用现状及技术30 70电驱动热泵80 7p工业余热现状及技术p电热泵技术p吸收式热泵技术p低温余热发电技术p业务模式工业余热现状及技术8电热泵技术热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置。现在我国主要利用的热泵技术，按低位热源分为：水源（海水、污水、地下水、地表水等）热泵，地源（包括土壤、地下水）热泵，以及空气源热泵。电热泵技术热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的9神华宁煤集团羊场湾煤矿项目电热泵技术矿井水水池1510电能输入5015洗浴热水池中央空调循环水127电能输入2015矿井水冬季运行工况 该项目采用水源热泵技术，冷热联供系统设计。冬季采用制热工艺，用于制取50洗浴热水供洗浴；夏季用于矿区办公楼集中制冷。系统综合能效可达4以上，即消耗1KWH电能，可产生4KWH冷能或热能，系统建成后取代了原有的燃煤热水锅炉和矿区办公楼的中央空调制冷机系统建成后取代了原有的燃煤热水锅炉和矿区办公楼的中央空调制冷机组组，节能减排效益显著。夏季运行工况1(电)+4(余热)=5(热量)4(冷量)=1(电)5(放散热)神华宁煤集团羊场湾煤矿项目电热泵技术矿井水水池1510电10p工业余热现状及技术p电热泵技术p吸收式热泵技术p低温余热发电技术p业务模式工业余热现状及技术11吸收式热泵技术驱动热源可为工艺乏汽，工艺热水热媒体，热烟气等，温度区间为70300制冷端可产生7以下低温冷水，用于工艺制冷，空调等升温端可产生5095热水，用于工艺用热，生活用热等吸收式热泵技术是利用少量的高温热源作为驱动，提取低温热源的热量，产生大量吸收式热泵技术是利用少量的高温热源作为驱动，提取低温热源的热量，产生大量能被利用的中温热能。或回收工艺中制冷工艺的热量达到工艺制冷的应用目的。能被利用的中温热能。或回收工艺中制冷工艺的热量达到工艺制冷的应用目的。吸收式热泵技术驱动热源可为工艺乏汽，工艺热水热媒体，热烟气等12吸收式热泵适用范围吸收式热泵适用范围余热回收制热工艺介绍余热回收制热工艺介绍驱驱 动动 热热 源源1MW废废 热热 源源0.8MW用用 热热 需需 求求1.8MW 1 1）可利用的废热：一般可以使用温度在）可利用的废热：一般可以使用温度在15157070的废热水、单组分或多组分气体的废热水、单组分或多组分气体或液体。或液体。2 2）可提供的热媒：可获得比废热源温度高）可提供的热媒：可获得比废热源温度高5050左右，不超过左右，不超过100100的热媒。的热媒。3 3）驱动热源：）驱动热源：0.050.050.8MPa0.8MPa蒸汽、燃气或高温烟气。蒸汽、燃气或高温烟气。4 4）制热）制热COPCOP在在1.61.61.91.9左右：就是利用左右：就是利用1MW1MW的驱动热源可以得到的驱动热源可以得到1.8MW1.8MW左右的生产左右的生产生活需要的热量。生活需要的热量。5 5）废热水进出水温度越高获得的热媒温度越高，效率越高。）废热水进出水温度越高获得的热媒温度越高，效率越高。吸收式热泵适用范围余热回收制热工艺介绍驱 动 热 源废 热 13余热制热应用示意图余热制热应用示意图产生高温水产生高温水热源水可利用：热热源水可利用：热电厂循环冷却水、电厂循环冷却水、原油开采分离出的原油开采分离出的废热水、钢铁除渣废热水、钢铁除渣水、城市污水（中水、城市污水（中水）、地热水、温水）、地热水、温泉水、太阳能等，泉水、太阳能等，可直接利用或经换可直接利用或经换热器换热后利用。热器换热后利用。余热制热应用示意图产生高温水热源水可利用：热电厂循环冷却142024/5/22HRC在氮肥行业的应用在氮肥行业的应用2023/8/3HRC在氮肥行业的应用152024/5/22HRC在聚酯行业的应用在聚酯行业的应用2023/8/3HRC在聚酯行业的应用16吸收式热泵适用范围吸收式热泵适用范围高温余热制冷工艺介绍高温余热制冷工艺介绍工艺制冷工艺制冷0.5MW放放 散散 热热1.5MW高高 温温 余余 热热1MW 1 1）可利用的高温：一般可以使用温度在）可利用的高温：一般可以使用温度在8080150150的废热水、乏汽或液体。的废热水、乏汽或液体。2 2）可提供的制冷温度：）可提供的制冷温度：1515。3 3）制冷）制冷COPCOP在在0.40.41 1左右。左右。4 4）高温余热进出水温度越高获得的制冷温度越低，效率越高。）高温余热进出水温度越高获得的制冷温度越低，效率越高。吸收式热泵适用范围高温余热制冷工艺介绍工艺制冷放 散 热高 17废热来源：荒煤气冷却过程 1、氨水冷却700-800荒煤气（热水温度72.5-75、含氨）2、煤气初冷器一段产生的热水（热水温度75-80）冷水用途：可制取5以上的冷水，供煤气初冷器三段的冷却及脱硫预冷器二段和粗苯终冷器二段、液化天然气（LNG）工艺中预冷等工艺用冷或舒适性空调的使用。节能分析：我们充分利用废热水的能量作为驱动，通过热水型溴化锂制冷机组提供冷水，即达到了热水降温的目的，也使用户可免费得到了冷水用于降温。因此进行余废热的综合利用具有重要的节能意义。煤化工行业的应用煤化工行业的应用废热来源：煤化工行业的应用18煤化工行业的应用煤化工行业的应用原有工艺改造后煤化工行业的应用原有工艺改造后19济南钢铁唐山东方炼焦制气有限公司承德中滦煤化工有限公司豫港（济源）焦化集团有限公司唐山东方炼焦制气有限公司承德中滦煤化工有限公司济南钢铁集团有限公司煤化工行业的应用客户煤化工行业的应用客户济南钢铁唐山东方炼焦制气有限公司承德中滦煤化工有限公司豫港（20p工业余热现状及技术p电热泵技术p吸收式热泵技术p低温余热发电技术p业务模式工业余热现状及技术21低温余热发电技术n采用低沸点有机工质与低温余热换热，有机工质吸热后产生高压蒸汽，推动膨胀机带动发电机发电。n与常规水蒸气动力循环相比，可回收余热温度低（最低可到80），系统结构简单（不需要过热器和真空维持系统），运行维护成本低。低温热源膨胀机发电机冷凝器工质泵低温余热发电技术采用低沸点有机工质与低温余热换热，有机工质吸22低温余热发电技术背景低温余热发电技术背景常规发电要求热源温度在350以上。ORC技术采用低沸点有机工质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，推动膨胀动力机械带动发电机发电。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。ORC技术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，ORC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。低温余热发电技术背景常规发电要求热源温度在350以上。23现有ORC技术的关键问题仅考虑ORC循环优化，余热回收效率低热源工况变化范围大，ORC系统变工况性能差膨胀机效率低 有机工质朗肯循环，涉及换热器、膨胀发电机、工质泵等。工况变化范围大，各部件耦合效应强。现有ORC技术的关键问题仅考虑ORC循环优化，余热回收效率低24全工况总能循环ORC余热利用系统n在国家973项目的支持下，清华大学研究提出全工况总能循环ORC余热利用系统新方案。技术特点：通过ORC系统各部件的多工况匹配设计、余热能回收传递与ORC循环的耦合优化、一体化能量管理与系统控制，实现余热能的全工况高效利用。ORC循环效率最优 余热能回收最多 单工况设计+控制 设计与控制协同全工况总能循环ORC余热利用系统在国家973项目的支持下，清25n基于清华提出的技术方案，中船重工集团成功研制了180千瓦ORC余热发电系统，拟在湖北兴发化工集团公司进行示范运行。全工况总能循环ORC产业化样机蒸发端热源可利用温度70年泄漏率5系统效率8%12%基于清华提出的技术方案，中船重工集团成功研制了180千瓦OR26p工业余热现状及技术p电热泵技术p吸收式热泵技术p低温余热发电技术p业务模式工业余热现状及技术27业务模式业务模式28业务模式业务模式29余热综合利用讲义课件30