低温余热资源的利用方式和技术

1、 低温余热资源的利用方式和技术 随着节能工作的不断深化，低温余热资源的利用日益成为节能工作的一个热点和难点，本文分析了低品尝余热资源的特点，总结了目前的利用方式和技术进展。 1、余热资源等级划分 工业余热主要指工业企业热能转换设备及用能设备在生产过程中排放的废热、废水、废气等低品位能源。利用余热回收技术将这些低品位能源加以回收利用，是节能的重要手段之一。根据余热资源载体的温度凹凸，可把余热资源按品尝进行划分，温度高则代表余热资源的可做功力量高，即是所谓“高品位余热资源”。温度低，则代表该余热资源品尝较低。 2、低品位余热资源的来源及利用难点 余热资源的主要来源为：烟气的余热；高温产品和炉渣的余

2、热；冷却介质的余热；可燃废气、废液和废料的余热；废汽、废水余热；化学反应余热。 比较典型的低品位余热资源有：锅炉（加热炉）等排放的烟气，一般在140180；高炉渣、炼钢渣的冲渣水，温度在609 0；循环冷却水，大部分在3050；油田采出水，在3060。 低品位余热资源的利用难点在于：大部分低品位余热资源含有腐蚀性的物质，对设备长期平安运行构成不小的影响；有的低品位余热资源具有间歇性的特点，难于连续运行；由于品尝较低，难以在现场四周查找到合适的供热（冷）负荷；用于发电，效率较低，技术还有待成熟，经济效益偏低。 3、低品位余热资源的利用方式探讨 低品位余热资源的利用可以分为直接热利用、制冷制热和热

3、功转换三种方式。 3.1直接热利用 热交换技术设备对低温余热的利用是通过换热设备将余热能量直接传给自身工艺的耗能过程，是余热回收直接高效的方法之一。由于低温余热资源温度较低，需要找到合适的利用场合，还要考虑输送过程中的损耗因素。 比较常见的有：循环水用于采暖供热、锅炉烟气用于余热空气、加热炉烟气余热用于加热物料等。 3.2制冷制热 在直接热交换没有合适的利用场合的状况下，也可将低温余热用于汲取式制冷或者热泵制热，转变余热能量的等级。 利用电厂循环水做热泵的热源，使用少量的抽汽作为驱动能源，采纳热泵将循环水温度提升到95以后送入城市供热管网，节能效果显着。 化工企业需要制冷的工艺装置较多，利用溴

4、化锂汲取式制冷装置，利用余热作为热源，制取冷量作为生产使用，也是特别合理的利用低温余热的节能措施。 3.3热功转换 热功转换就是将低品位余热资源转换为机械能或者电能加以利用。一般来说，假如低品位余热资源在“直接热利用”或者“制冷制热”两种方式都存在较大困难的前提下，热功转换不失为一种选择。假如仅转换为机械能，则需要在余热资源利用现场有合理的机械负载。进一步转换为电能，则可以进行稍远一些的输送，使用方式更加敏捷。 热功转换的主要技术手段为螺杆膨胀机发电技术、汽轮机发电技术、饱和蒸汽发电拖动技术等。 4、低品位余热资源利用的关键技术 4.1以相变换热为代表的高效热管换热技术 低品位余热资源的利用由

5、于温差较小，通常要使用较大的传热面积，这也代表着钢材使用量的增加和占地面积的增加，使得传统换热器并不适合于低品位余热资源的利用场合。而采纳相变换热为基础的高效热管换热技术，能够大大提高传热系数，削减钢材的耗量，同时也便于掌握受热面的壁面温度。 4.2换热器耐腐蚀磨损技术 工业余热资源普遍存在腐蚀性的因素，烟气里面含有酸性气体和粉尘，废水中含有氯离子等。这些腐蚀性因素对换热器的长期稳定运行构成严峻的影响。要想利用低品位余热，就必需解决好腐蚀问题，采纳特定的换热器材质，合理布置换热器的结构，都有助于减缓换热器的腐蚀，也要留意换热器利用的经济性。 4.3热泵及低温余热溴化锂制冷技术 使用热泵及低温余

6、热溴化锂制冷，可以将低温余热升级利用，但是也面临提高能效利用效率和受热面腐蚀的问题，需要在热泵和溴化锂制冷机的设计中考虑这一问题。 4.4螺杆膨胀机发电技术 螺杆膨胀动力机技术作为低品位发电减排技术，螺杆膨胀机是一种容积式发动机，能够利用过热蒸汽、饱和蒸汽、热水、热液和其他热源等，可以使用70以上的热水和130以上的不含硫烟气作为热源，也可使用低压蒸汽。由于结构特点，螺杆膨胀机的单机功率有限，多在10 0 0kW以下，适合于余热资源较少的场合。 这项技术仍旧在不断完善，主要是自用电较大，发电效率较低，使得发电利用的经济性受到肯定的影响。 4.5有机朗肯循环发电及其它低温发电技术 对于工业中大量

7、存在的200，甚至300以下的低品位余热，难以使用常规的蒸汽/饱和蒸汽/热水作为工质进行发电利用，可以考虑采纳有机工质循环方案。 有机朗肯循环（ORC）是使用低沸点的有机物为工质来汲取废气余热，汽化，进入汽轮机膨胀做功，带动发电机发电，系统简洁紧凑。目前采纳的工质有机工质有正丁烷、氯乙烷等低温沸点有机物，也有的采纳有机工质的混合物。此项技术国外讨论较多，我国目前这项技术正处于进展之中。理论上Kali n a循环发电比ORC的发电效率高出15%，但是实际运行中并没有很明显的优势。 5、低温余热回收利用的原则 从尽可能充分利用低品位余热资源的角度动身，建议低温余热资源利用遵循以下原则： （1）首先应当尽可能优化生产工艺，合理组织换热流程，降低工艺用能，在生产工艺中尽可能地削减低温余热的产生。 （2）低温余热资源的利用要综合考虑厂区内和周边地区的工业、民用等用热（冷、电）需求，不能孤立地考虑，利用的时候应根据用户距离“先近后远”及利用周期“优先长周期”的原则，做好利用规划。 （3）低温余热资源的利用应依据余热的品质、数量和用户需求，根据能级匹配