工业余热回收技术课件

.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,工业余热回收技术,.,工业余热回收技术.,1,余热回收技术,余热回收节能技术,1.,余热的定义与种类,2.,余热的特点,3.,余热利用的策略,4.,余热利用途径,.,余热回收技术余热回收节能技术1.余热的定义与种类.,2,1.1,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。,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。,注意,.,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,3,排气余热,高温产品和炉渣的余热,冷却介质的余热,可燃废气、废液和废料余热,废气、废水余热,化学反应余热,按来源分类,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。,.,排气余热按来源分类1.2 余热资源分类 余热,4,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,.,排气余热 排气余热占余热资源总量的50%左右，并,5,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,%,.,高温产品和炉渣余热 工业上许多成品半成品或者炉渣,6,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%,.,冷却介质余热 一类用于生产所需求的冷却介质余热，,7,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。,10%,左右,CO,（,g,）,+H2O,（,g,）,=CO2,（,g,）,+H2,（,g,）,+41kJ/mol,如,.,生产硫酸制备二氧化硫,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，中变催化剂在,280-400,，低变催化剂为,200-320,。,如,.,合成氨中的一氧化碳变换反应,变换,反应器,200-400,换热器,常温,常温,.,化学反应余热 化学反应余热是放热反应过程所放出的,8,表,1-1,可燃废气、液、料的发热量,废气、废液、废料,可燃成分,/%,低位发热量,(kj/m,3,）,CO,H,2,CH,4,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,甘蔗渣,5-8,27-30,56-61,70,6.5,80,55-60,1-2,1.5,6,19.3,14,23-27,0.3-0.8,15,5,1,16300-17600,37704600,62807540,8400,14600,42004600,1090011700,600012000kj/kg,630011000kj/kg,可燃废气、废液、废料余热,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、废料可燃成分/,9,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。,蒸汽锤,蒸汽锤排汽余热占用气量的,70%-80%,凝结水排空,10%16%,.,废气、废水余热 生产所需使用蒸汽和热水所需的化工,10,按温度分类,高温余热,中温余热,低温余热,500,200500,200,的烟气,500200500200 的烟,11,表,1-2,按温度范围划分的余热资源情况,高温余热,中温余热,低温余热,来源,温度,/,来源,温度,/,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,1000-3000,650-1650,850-1000,930-1035,620-735,980-1540,845-1100,工业锅炉排烟,燃气轮机排汽,往复式发动机排汽,热处理炉排烟,干燥、烘干炉排烟,催化裂化装置,退火炉冷却系统,230-480,370-540,320-600,420-650,230-600,430-650,430-650,生产过程中蒸汽凝结水,轴承冷却水,成型模冷却水,内燃机冷却水,泵冷却水,空调和制冷冷凝器,生产过程中热流体或热固体,80-150,30-90,25-90,66-120,25-90,32-45,30-230,.,表1-2 按温度范围划分的余热资源情况高温余热中温余热低温余,12,行业,余热资源来源,占燃料消耗量,比例,冶金,轧钢加热炉、均热炉、平炉、转炉高炉、焙烧窑等,33%,以上,化工,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,15%,以上,建材,高温烟气、窑顶冷却、高温产品等,约,40%,玻璃,玻璃熔窑、搪瓷窑、坩埚窑等,约,20%,造纸,烘缸、蒸锅、废气、黑液等,约,15%,纺织,烘干机、浆纱机、蒸煮锅等,约,15%,机械,锻造加热炉、冲天炉、热处理炉及汽锤乏汽等,约,15%,表,1-3,我国主要行业的余热资源情况,.,行业余热资源来源占燃料消耗量冶金轧钢加热炉、均热炉、平炉、转,13,2.,余热的特点,余热的特点,高温烟气含有腐蚀性气体（,SO,2,、,SO,3,、,H,2,S,、,NO,x,、,NH,3,）,废气中不但含有丰富的显热，而且有时含有可燃性气体；,废气中有大量的半熔状态的粉尘或烟,炱,等；,废气等热源的温度差别有时很大；,工艺废气是高温高压的，有些气体还有爆炸性；,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。,.,2.余热的特点余热的特点高温烟气含有腐蚀性气体（SO2、,14,3,、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、余热利用的策略3.1 工业余热回收常用设备换热器3.2,15,3.3,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。,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。,.,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,16,1,）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：,减小传递的动力：即减小能量传递过程中的温差、压差、位差、势差、密度差、浓度差等等。,降低传递的阻力：即进一步的、不断的降低摩擦、热阻等，为此 必须提高设备制造精度，改进工艺流程，开发新设备等等。最小不可逆条件下的用能量潜力约占实际消耗量的,25,35,。度量过程不可逆程度的尺度是体系的熵增,S,sy,由于不可逆而造成的内部损失,E,in,是体系的熵增与环境热力学温度,T,a,的乘积，即,E,in,T,a,S,sy,.,1）用能的指导思想最小不可逆性，完全用能.,17,2,）用能的基本原则,合理用能,按质用能：使用能与供能的品质（能级）尽可能相当。,能的品质系数（能级）,，是以能的作功本领来度量的，即总能,E,中所含火用,Ex,的比例，故,=Ex,E,对热能，,h,=1-T,a,/T,对电能，,e,=1,对机械能，,m,=1,对水蒸汽能，,st,=1-T,a,s/h,式中，,T,a,-,环境温度；,T-,热源温度；,s-,水蒸汽的熵；,h-,水蒸汽的焓。,简单用能：要尽量减少能量传递次数和环节。每多一次传递，多一个环节，就多一次不可逆损失。因此，在达到生产目的和工艺要求的条件下，用能的环节越简单越好，传递次数越少越好。这要求不断改进工艺，减少设备，缩短管线。,.,2）用能的基本原则合理用能.,18,3,）能的数量利用,有效用能,减少能量的外部损失，更多地利用能的数量，实现有效用能。,外部能量损失的主要形式为功损和热损（冷损）。表现形式如排,烟损失、排气损失、冷却热损失、散热损失、不完全燃烧损失、,摩擦损失、空载损失、无功损失等等，重要为能量的流失,和漏损，至于纯粹的跑冒滴漏不应考虑（必须杜绝）。,增加有效：努力增加已利用能、提高效率，如炉效、机效及,其他多种设备效率和能量利用率；,减少损失：排烟温度、排气损失、散热损失等；,加强回收：回收各种可回收能（余能），再用可再用能（重能）。,降低消耗：所用与能源有关的消耗。,.,3）能的数量利用有效用能.,19,4,）能的质量利用,充分用能,按照能的贬值性，能量利用过程就是能量传递过程，而能量传递总伴随着不可逆存在，因而能量在利用过程中数量虽未减少，但质量却一直下降，直到贬值为环境状态，而成为废能。,为了使能的质量在贬值过程中被充分利用，须把握如下环节：,防止降质：如高压蒸汽节流，高温气体混合降温；又如煤石油天然气燃烧，化学能转变为热能。重点改善燃烧，提高燃烧产物的品味，如预热燃烧、加压燃烧、绝热燃烧等。防止降质。,多次利用：梯级利用、多效利用，磁流体发电,-,燃气发电,-,蒸汽发电等逐级利用。,提高品位：再热循环、压缩升温、利用热泵；,低质利用：吸收式制冷、低沸点工质的兰金循环，低质能供热、采暖等。,.,4）能的质量利用充分用能.,20,5,）能的系统利用,优化用能,除了合理的用能方式，有效的能量利用和充分的能质利用外，科学用能还应包括能的系统综合利用,按系统工程进行优化用能。实践证明，并不是所有的作功能（火用）都去作功，所有的不作功能（火无）都去供热就最好，而是应当相互配合，使之优化，才能发挥更大作用。,不作功能（火无）虽然不能转化为功，但在供热和供冷上却是十分重要的，甚至是不可缺少的。,总能系统：考虑了能的数量和质量、做功和供热等优化的用能系统。如电厂的热电合供、合成氨和乙烯的工艺,-,动力、动力,-,工艺的总能系统；,热泵系统：利用低温热和不做功能的有效手段。如制冷空调热泵、热泵供暖、海水淡化、热泵干燥、热泵蒸馏等。,综合系统：考虑了能量的转换、传递、使用和回收四个环节的综合用能优化。,.,5）能的系统利用优化用能.,21,3.4,余热回收原则,对于排出高温烟气的各种热设备，其余热应,优先由本设备或本系统加以利用,。,余热余能无法回收用于加热设备本身，或者用后仍有部分可回收时，应将其用于,生产蒸汽或热水，以及产生动力,。,要根据余热的种类、排出情况、介质温度、数量及利用的可行性，进行,企业综合热效率及经济性分析,，决定设置余热回收设备类型及规模。,应对必须回收余热的冷凝水，高、低温液体，固态高温物体，可燃物和具有余压的气体、液体等的温度、数量和范围制定利用的,具体管理标准,。,.,3.4 余热回收原则对于排出高温烟气的各种热设备，其余热应优,22,资金和土地的投入，应该首先考虑提高现有设备的效率上，绝不要把回收余热建立在大量能源浪费的基础上。,不是所有的都可以回