餘熱利用能源效率和節能是實現可持續發展戰略目标最有效、晟經濟的途徑，"堅持開發與節約并舉，把節約放在首位"是我國能源戰略的基本方針．為了謀求能源的合理利用，首先必須努力使為完成目的而投入的能源最少．然而，由{二技術的限制，仍然殘留有末起有效作用的熱及起有效作用完成任務後剩餘的熱，将其再利用就是餘熱的回收利用．在各種節能途徑中，回收利用餘熱是最後實施的、也是廣泛采用的重要措旋，是節約能源、改善環境、提高企業經濟效益的有效措施．從1980年起，我國工業餘熱利用已經曆三個"五年"計劃，水平逐步提高．"六五"期間，餘熱量多，利用水平起點低，采用一般餘熱利用技術也取得了良好的效益．投資約356元／tce．"七五"期間，回收利用難度增大，通過對國外先進技術的消化、吸收、提高．形成了自己的技術，使我國餘熱利用技術水平有了較大提高．"八五"期間，在推廣已成熟技術的同時，研究開發引進中規模與難度較大的餘熱利用技術，縮小了餘熱利用技術水平與工業發達國家的：差距．為了組織好"九五"餘熱利用項日，開展r"工業餘熱節能潛力和途徑研究"，1996年底通過了國家經貿委資源節約綜合利用司組織的評審，達到了預期目标：研究了主要耗能工業的餘熱利用，提出了我國工業餘熱利用節能潛力和"九五"期間建議安排的工業餘熱利用技術改造示範項目，為編制"九五"期間節能技術改造年度示範項目計劃提供依據[1]．為了推進我國工業餘熱利用，同時開展了"國内外工業餘熱利用技術現狀和發展前景"的專題研究，本文報告有關結果[21．二、換熱器1．高溫換熱器650。|C以上的高溫餘熱，來自各種工業窯爐，品位高而且集中，如何盡量少貶值地加以·6·利用，是餘熱川收的重要課題，大力發展高溫高性能換熱器是關鍵．同内高溫爐窯的空氣預熱溫度達50u(的鳗占12'K定有，高溫固體'i熔渣餘熱利埘水平亟待提高，節能潛力很大．(1)陶瓷換熱器對1000(、級的高溫煙氣．高溫陶瓷材料在性能卡¨造盼方面呈現出優勢．用上業陶瓷制成傳熱管(光管或肋片管，以取代耐熱鋼管，既能承受更高的溫度．經久耐用．傳熱性能良好，還可大幅度地降低造價．陶瓷換熱器豐要用于工業窯爐的氣體餘熱回收，用來加熱新鮮空氣，節約燃料。其丁：作溫度可高達1500c，比金屬換熱器高日{500c左右．陶瓷闆翅換熱器，叮經受1000c的高溫．美吲陶瓷換熱管發展較快，并實現廠陶瓷管的小口徑化．國内使用的碳化矽管換熱器，效果很好．饑械行業有關單位J}：在積極開發和完善陶瓷換熱器和碳f|二矽管換熱器，以适應1000C以上的高溫煙氣餘熱利用的需要．(2)蓄熱型換熱器蓄熱犁換熱器借助r高溫氣體JJⅡ熱熱介質．利用其顯熱和伴有相變的潛熱來加熱低溫氣體，主要有固定床、移動床和流化r蕞．在固定床中，高溫氣體和低溫氣體依靠換向閥的切換，交替地流過蓄熱型換熱器中的同定型熱介質，如蓄熱室、熱風爐和卵石加熱器等．在移動床中，兩種氣體分别流過不同的通道，熱介質連續地移功并進行換熱，如回轉式空氣預熱器、多級流動層式換熱嚣等．n：流化床中．經豎慣道上P的高溫娴氣首先加熱逆向流動的中間載熱體．這些炙熱的顆粒絕1、溜槽，落進熱交換器，被鼓入的冷風"提升"到分離器，經上溜槽叉同到豎煙道中重複征用．荏熱交換器中，以圭c力輸送形式進行卒氣和載熱體同的熱交換．從而使空氣獲得高溫．高溫流化床換熱器電有采用多流化『術系統的．顆粒型蓄熱換熱器的使用溫度t口在l3t)O[以』：，其總傳熱系數【L一般憊渴換熱器和陶瓷換熱器高達10倍，破|j、為是新一代高溫高陛能換熱器．(3)噴流式換熱器等Ⅱ套流式換熱器是根據沖擊對流傳熱原理設計的．由于氣流垂卣沖向熱交換面，與一般預熱器氣流順器壁流動形式相比．熱交換強度很大，具育結構緊湊、垌料節省及傳熱效率高的優點．其缺點是空氣側平I】士埘氣的阻力都較大，必須強制排悃．如求爐子投有引風設備，其能采刖窄't側噴流。其煙氣側常輻射，雖傳熱系數降低．但仍能收到良好教果．2，管殼式換熱器在餘熱梯級利用中，通用範圍廣日耐用的管殼式換熱器列f'高溫換熱器之後．主耍類型有普墒鋼管換熱器、小Ii徑光管換熱器、多種折流闆式換熱嚣、折流汗式換熱器、钛制或锆制耐蝕換熱器、擴面管(々{『低翅管．内翅管)換熱器、導型管(包括環槽管、繩紋管、旋渦管等)換熱器、表面微細管式(如沸嘴管，冷凝管)換熱器等．除表向-微到管式換熱器部分産品外，對以上各種殼式換熱器饑餓行業的有關單應均育成：碘的技術，仃。定的批量生産能力。可滿足各行業的需要．1刊内開發』'多種表面徽細管．有的性能達到國外水平．已經過試J訂．3．闆式換熱器闆式換熱器主要有平闆式、闆翅式和螺旋式．平闆式換熱器可通過改變平闆的數目來增減換劫摘積，傳熱系數高、重量輕，具有換熱器内滞留液少和容易清掃等優點．闆翅式換熱器用于低品位餘熱的回收．螺旋闆式換熱器采甩兩股螺旋流道，可布置成純逆流，有自清洗功能，容易制造，在小型低壓領域可取代管殼式．其缺點是工作壓力有限(-<、2MPa)·承受溫度不高．4．其他換熱器熱管換熱器由熱管組成．熱管的』二質從氮、氨直至液态金屬；深玲時，采用氦和氨作工質；普冷時用氟裡昂、烷、醇等；50～250c采用水；％0～400c用道氏A有機工質；更高的溫度用低熔點金屬(如鈉)；陶瓷熱管可住1000c』：作．導熱油循環載熱管束實際上為熱管的簡化，可靠、高效、成本低、易大型化，國内已使用，400c以下使用導熱油和碳鋼管束，500c時用導熱熔鹽和鐵素體不鏽鋼管束．另外，還有無換熱面的直接接觸式換熱器，實現顯熱和潛熱同時交換的壘熱換熱器等．三、餘熱鍋爐餘熱鍋爐是設置在子糞工藝流程中．回收餘熱以提高整個裝置熱效率，從而減少一次能源消耗的一種節能設備．它不但節約能源，而且對提高流程的質量．減輕公害和滿足某些工藝要求，起着P分重要的作用．餘熱鍋爐熱同收對象，最普通的是工藝氣體、煙道氣體等的顯熱，以及固體餘熱交換後的排氣顯熱、固體輻射熱等．按工藝原有設備的性質，餘熱鍋爐可分兩類：一類主要是對_[廠生産過程中的氣體進行冷卻，滿足_[藝要求；另一類主要是為節能進行的熱回收．餘熱鍋爐按水循環方式可分為自然循環與強制循環．從聯台循環應用趨勢看，自然循環是一種更可取的技術．餘熱鍋爐按氣體通道可劃分為火管式和水管式．按換熱形式劃分，餘熱鍋爐可分為輻射和肘流．在以動力回收為目的的系統中。還采用多壓餘熱鍋爐，如雙壓與三壓餘熱鍋爐，來提高發電效率．采用多壓餘熱鍋爐技術可更有效地回收排氣餘熱，由于多壓，吸熱線與放熱線能夠更好地匹配，減少r傳熱的1i可逆損失，回收的傭值高．構成的循環效率高；另一方面，由于節點的改變，減輕了單壓餘熱鍋爐申節點對熱回收的限制，使回收的熱增多．随着壓力等級的增加，盡管回收的熱量幾乎不增加，但回收的娜增加，發電量增大．美國從50年代開始研究用于回收鋼鐵1二業餘熱【日收的餘熱鍋爐，此後相繼開展了用于回收其他行業餘熱資源的餘熱鍋爐研制，積累了大苗的經驗．美國已制造并運行數十台熱管餘熱鍋爐．用于燃油、氣和煤的聯合循環的無補燃、補燃和全燃的單壓、雙壓、三壓和再熱或不再熱的餘熱鋸爐已商業化．日本已研制推廣用_F荇種餘熱源的多種型号的餘熱鍋爐，并已成批制造熱管式餘熱鍋爐．日本千法熄焦條熱鍋爐，已成為鋼鐵企業中實用化節能效果顯著的高溫餘熱回收設備．現在，餘熱鍋爐已向高參數和全部用于發電為主要日的的方向發展．我國已開發并制造出用J二冶金、化工、建材和輕紡等行、JL的餘熱鍋爐．但綜觀餘熱鍋爐成套産品的技術水平．與國外先進的同類産品相比尚有一定差距，尤其是自控水平落後，積灰清除效果差，配套輔機質量差1．透平四、動力回收對】二a-：g壓力的高爐烘氣、催化裂化裝置的排氣及其他呵燃排'(．則可采用布雷頓循環的燃氣透平變現動力回收．目前．我目應加速濕式大功率TRT的開發，以适應1500～2500m1爐容高爐的需要．研究、開發T式TRT和幹、濕兩Hj新刑I、RT技術．400C以上的排氣餘熱采用朗肯循環進行動力叫收或熱電聯産．依據不同的用途可選用凝汽式、回熱式、中『剮再熱式、背H{一t透半、抽汽凝77L式、抽汽背壓、洩壓透平等．2．混合循環工業餘熱多為氣體或液體的顯熱．在利蹦過程中，其溫噓逐漸嘩低，餘熱與循環換熱的鼹佳匹配是平行匹配，『『I『純1．噴在蒸發器中是定溫相變過程，水遠不可能實現平行匹配．多壓蒸汽朗肯循環能夠改進餘熱利用的原因是部分地改進r餘熱與循環換熱的匹配，但由于工質性質的限制仍兄法實現平行匹配．作為混合循環的典型代表是Kaiina循環，它使用氨水混台工質．并存系統中的各電根據需要改變7睢台物成份．調整1=質-12』貝．使餘熱源與循環非等溫地交換能量，并以相似的非等溫向環境放熱，實現怍等溫的哦熱和放熱以及再熱和心熱．減少』'堋損失，提高r轉換效率．雖然很多非共沸脫合工質都能達到此要求，但氨水是已經商業化的壤經濟的工質，因此便1：上業應_L}j．CanogaPark3MW的示範廠的實際運行表明"，Kalina循環的效率比雙壓朗肯循環高25步i，比三壓再熱朗肯循環高1二47～18Z．由于目前聯合{I喬環的發電效率已達55蟛，本世紀末将達60％，Kalina衢環町改變目前使用蒸汽透平的朗肯底循環不能跟上燃氣輪機發展步伐的局面．使聯合循環的效率再提高2～3個百分點．這一循環對提高-[業中溫餘熱動力【旦I收的效率有積極貢獻．3．低品位餘熱的動力回收(1)低沸．占、介質的朗肯循環以低怫點介質為工質采耳j朗肯循列：利用工業低品位餘熱．可采圩J單級、雙級及三級等蒸發過程，雙級蒸發比單級nr提高有效功率約20％，溫噬水乎高時，町采肘一^級蒸發．循環i口采用單流體系統或雙流體系統(2)三角循環改進低沸點有f)L衍r質朗肯循環的一條途徑是采用超臨界循環，理論上可通過各種措施接近"_三角循環"．但由于循環壓力水半高，工質泵往往要消牦3(1一--40％的轱功，甚至更大，幽而效果不明顯．j角循環确：Iql}衛I+)o、一200C的餘熱日士能夠比簡單的朗肯循環和超臨界的ORC系統多發電10蟛～s(JV．而啦位發電的成本與超臨界ORC系統相同，低于朗肯循珂：．考慮到兩相有機流體膨脹中高含量的液體和很低的比焓降，采用雙螺杆Lysholm膨脹機最合适．餘熱源溫度高時，膨脹機末端出現幹或近幹蒸汽，可安裝徑向進氣的透平進一步改進。41．(3)熱水循環發電熱水循環發電可分為三類：(1)高壓熱水直接推動轉子發電；(2)熱水通過擴容膨脹閃燕成蒸汽推動透平發電；(3)将前兩種結合起來的全流法(兩相膨脹機)．熱水循環發電最初是利用地熱發電，現已推廣到中低溫餘熱回收，達到了實用階段．利用餘熱發電已成為一項重要的節能措施．利用餘熱發電的新趨勢是，強化蒸汽朗肯循環的發電效率，采用高參數和多壓蒸發，使效率翻番；采用新循環提高中低溫餘熱發電的效率和經濟性，擴大低溫餘熱的經濟利用溫度．五、熱泵與熱品位變換機1．熱泵熱泵在工業餘熱利用中，可看成是一種消耗高品位能量，來提高低品位餘熱的品位，使其達到應用要求的技術．與"沙裡淘金"的餘熱動力回收相反，熱泵起到"濃淡稀釋"的作用．按使用的高品位能量的不同，熱泵·q分為t壓縮熱泵和熱驅動熱泵．熱驅動熱泵呵分為吸收式、吸附式和化學熱泵．壓縮熱泵可分為電拖動和發動機拖動．與工藝緊密集成的熱泵存在較大節能潛力．作為2l世紀能源科技之，發達國家止在研制和開發大型高效熱泵集熱系統，目前進行MW級的中試，住F世紀初将商業化，其COP達到6～8．為普通熱泵的2倍．2．熱品位變換機第二類熱泵在低溫餘熱利用中具有吸引人的特殊性，故更多地被稱為熱品位變換機．自80年代以來，為了利用大量的低溫餘熱，(吸收、吸附、化學)熱品位變換機得到了積極的發展和應用，其特點是依靠低溫餘熱自身驅動，把部分低溫餘熱升級到高溫，滿足工業過程的需要．如将90"C的餘熱的1／3升級到l51c．嚴轉換為有利用價值的熱．目前在日本、荷蘭．德國等已有幾十台MW級的熱品位變換機裝置在工業過程中成功運行㈣．六、系統化技術把從餘熱源中回收的熱轉換成其它能量時。或者隻僅僅足熱的再利用，或者是轉換成動力再利用的系統，統稱為餘熱利用系統．餘熱利用系統可區分為兩夫類：一類是由餘熱源子系統一熱回收子系統一熱利用子系統組成的直接熱利用采統以及附加熱儲存子系統的間接熱利用系統；另一類是由餘熱源子系統一熱l亘l收子系統一動力回收子系統一動力利用子系統所組成的動力回收利用系統．另外，根據各系統是否使用介質、使用介質的數量及種類，可進一步再細分．根據回收熱的利塌形态以及涉及範圍的大小，餘熱利用系統可分為：局部餘熱利用系統、區域餘熱利片j系統、總體餘熱利片j系統．在産生餘熱的設施(如工藝過程、裝置、設備、T廠)内回收熱．叉以熱或功了J的形式再利用于沒旋内的某些部位，這種系統稱為局部餘熱利用系統．将在産生餘熱設施内叫收的熱．向外部系統(小區，區域)供給熱和動力，進行綜合利用的系統．稱為區域餘熱利Ⅲ系統．總體餘熱利用系統是指地方或同家一級的餘熱利用系統．由于規模過大．包含各種備洋的問題．因此4：包括在企業餘熱利用中．存熱源側和利悄恻間的連接系纜是陶成預熱利片j系統的核心，芒以熱回收和交換實現熱的量弓質的轉移，以熱輸送實現熱的空間轉咎．以熱儲存實現熱的時例轉移，使熱源側的狀态符合利用側的要求和制約．此外，仡利用系統I～．動力凹收系統和動力輸送系統也具有問佯的作用．采用傭法可容場地對系統方案的綜合利用效率及改進方向進行分析和比較．作為系統優化方法，應錄州多目标療法幫助決策芍選擇最終實施方案．最具有典型性的換熱M絡優化綜合設計!"和公目j工程系統的多目标墁汁已趨成熟，其它的如換熱器、餘熱鍋爐、動力回收系統和熱泵等部已彳丁棚應的優化設汁方法、技術和軟件．

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