工業(yè)余熱中的余熱利用技術(shù)
據(jù)統(tǒng)計(jì)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,一類是轉(zhuǎn)換利用,另一類是熱利用。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(zhuǎn)換利用范疇,類似于火力電廠的發(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?zé)煔?,產(chǎn)生溫度,壓力較高的水蒸汽,水蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功,輸出機(jī)械能,進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋D壳?,這種技術(shù)已經(jīng)非常成熟。
余熱鍋爐發(fā)電機(jī)組主要用于回收高品位余熱的,當(dāng)驅(qū)動(dòng)熱源為溫度>500℃的煙氣時(shí),其發(fā)電效率較高。根據(jù)計(jì)算,當(dāng)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(duì)少量的高品位能如電能、機(jī)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得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),目前比較常見(jiàn)的工業(yè)熱泵系統(tǒng)有如下兩類:
(1)壓縮式熱泵系統(tǒng);
(2)吸收式熱泵系統(tǒng)。
熱泵系統(tǒng)雖然在利用低溫余熱的方面優(yōu)勢(shì)明顯,但其產(chǎn)品單一,絕大多數(shù)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(yīng)用受限,最常見(jiàn)的是用于冬季供暖,日常生活用水等,對(duì)于沒(méi)有供熱需求的季節(jié)和地區(qū),其可利用的途徑更加有限。
3.ORC低溫發(fā)電系統(tǒng)
ORC低溫發(fā)電系統(tǒng)屬于余熱轉(zhuǎn)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(qū)別在于余熱鍋爐的循環(huán)工質(zhì)為水,一般稱為單循環(huán)系統(tǒng),ORC低溫發(fā)電系統(tǒng)的循環(huán)工質(zhì)為低沸點(diǎn)的有機(jī)工質(zhì),一般稱為雙循環(huán)系統(tǒng),這就使得ORC機(jī)組對(duì)低品位的余熱回收具有巨大優(yōu)勢(shì)。由于產(chǎn)品是電能,所以運(yùn)用范圍廣。
典型ORC低溫發(fā)電應(yīng)用場(chǎng)景如下:
(1)低溫?zé)煔?/p>
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?zé)崴蛘哒羝M(jìn)去ORC機(jī)組進(jìn)行發(fā)電,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
(2)地?zé)?/p>
熱源:常規(guī)地?zé)?0-160℃,中高溫地?zé)?gt;160℃
技術(shù):熱水進(jìn)入ORC機(jī)組,排水(50-70℃)供綜合利用,進(jìn)行發(fā)電,實(shí)現(xiàn)節(jié)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(qū)動(dòng)熱源,利用吸收式制冷系統(tǒng)為用戶提供冷凍水。與傳統(tǒng)的壓縮式制冷機(jī)組相比,吸收式制冷系統(tǒng)利用低品位的工業(yè)余熱而不是高品位的電能或機(jī)械能;采用天然制冷劑如水或NH3,而不是對(duì)環(huán)境有破壞作用的,價(jià)格昂貴的氟利昂。所以具有相當(dāng)?shù)沫h(huán)保和節(jié)能效果,同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、震動(dòng)小、無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn),在20世紀(jì)末得到了廣泛推廣。
但是與壓縮式制冷機(jī)組相比,吸收式制冷機(jī)組的COP較低,一般小于2。為了減少靜液高度對(duì)蒸發(fā)溫度的影響,需要采用噴淋式蒸發(fā)器,費(fèi)用相對(duì)于普通管殼式換熱器高,而且其對(duì)防結(jié)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(tǒng)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(yīng)用范圍受限。
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