余热综合利用讲义

工业余热综合利用技术交流XXXXXXXXX有限公司二〇一五年六月余热综合利用讲义第一页，共30页。工业余热现状与技术电热泵技术吸收式热泵技术低温余热发电技术业务模式余热综合利用讲义第二页，共30页。

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：高温余热（温度高于300℃的余热资源）中温余热（温度在80-300℃的余热资源）低温余热（温度低于150℃的烟气与低于80℃的液体）工业余热利用现状与技术余热综合利用讲义第三页，共30页。

我国工业余热资源回收率仅33.5％，即2／3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。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）和动力回收（转变为动力或电力再用）两大类。余热回收原则是：

1、高温烟气，其余热应优先由本设备或本系统加以利用。

2、余热余能可利用来生产蒸汽或热水，以与生产动力等。

3、进行企业综合热效率与经济可行性分析。

4、应对必须回收余热的热源载体，制定利用具体管理标准。工业余热利用现状与技术余热综合利用讲义第四页，共30页。70℃250℃20℃30

70电热泵80

130余热温度105℃250余热锅炉吸收式热泵130℃60℃95℃145℃170℃根据余热品位，可实现余热制热的技术工业余热利用现状与技术热管换热器余热综合利用讲义第五页，共30页。90℃65℃65

105热水型吸收式热泵废热温度105℃250

烟气制冷技术140℃105

174蒸汽型吸收式热泵250℃7℃15℃5℃冷水温度根据余热品位，可实现余热制冷的技术工业余热利用现状与技术余热综合利用讲义第六页，共30页。30

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80℃105℃10℃130℃300℃60℃95℃145℃170℃70

105第一类吸收式热泵105

300以上蒸汽与烟气吸收式制冷技术7℃15℃5℃制冷温度制热温度80ORC技术应用领域

300ORC发电应用领域工业余热利用现状与技术余热综合利用讲义第七页，共30页。工业余热现状与技术电热泵技术吸收式热泵技术低温余热发电技术业务模式余热综合利用讲义第八页，共30页。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，以与空气源热泵。余热综合利用讲义第九页，共30页。神华宁煤集团羊场湾煤矿项目电热泵技术矿井水水池15℃10℃电能输入50℃15℃洗浴热水池中央空调循环水12℃7℃电能输入20℃15℃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)余热综合利用讲义第十页，共30页。工业余热现状与技术电热泵技术吸收式热泵技术低温余热发电技术业务模式余热综合利用讲义第十一页，共30页。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70℃~300℃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50℃~95℃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。余热综合利用讲义第十二页，共30页。吸收式热泵适用范围余热回收制热工艺介绍驱动热源1MW废热源0.8MW用热需求1.8MW1）可利用的废热：一般可以使用温度在15℃～70℃的废热水、单组分或多组分气体或液体。

2）可提供的热媒：可获得比废热源温度高50℃左右，不超过100℃的热媒。

3）驱动热源：0.05～0.8MPa蒸汽、燃气或高温烟气。

4）制热COP在1.6～1.9左右：就是利用1MW的驱动热源可以得到1.8MW左右的生产生活需要的热量。

5）废热水进出水温度越高获得的热媒温度越高，效率越高。余热综合利用讲义第十三页，共30页。余热制热应用示意图——产生高温水热源水可利用：热电厂循环冷却水、原油开采分离出的废热水、钢铁除渣水、城市污水（中水）、地热水、温泉水、太阳能等，可直接利用或经换热器换热后利用。余热综合利用讲义第十四页，共30页。2022/11/26HRC在氮肥行业的应用余热综合利用讲义第十五页，共30页。2022/11/26HRC在聚酯行业的应用余热综合利用讲义第十六页，共30页。吸收式热泵适用范围高温余热制冷工艺介绍工艺制冷—0.5MW放散热1.5MW高温余热1MW1）可利用的高温：一般可以使用温度在80℃～150℃的废热水、乏汽或液体。

2）可提供的制冷温度：＜15℃。

3）制冷COP在0.4～1左右。

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。余热综合利用讲义第十七页，共30页。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与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。煤化工行业的应用余热综合利用讲义第十八页，共30页。煤化工行业的应用原有工艺改造后余热综合利用讲义第十九页，共30页。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余热综合利用讲义第二十页，共30页。工业余热现状与技术电热泵技术吸收式热泵技术低温余热发电技术业务模式余热综合利用讲义第二十一页，共30页。低温余热发电技术采用低沸点有机工质与低温余热换热，有机工质吸热后产生高压蒸汽，推动膨胀机带动发电机发电。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余热综合利用讲义第二十二页，共30页。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。余热综合利用讲义第二十三页，共30页。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，涉与换热器、膨胀发电机、工质泵等。工况变化范围大，各部件耦合效应强。余热综合利用讲义第二十四页，共30页。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余热综合利用讲义第二十五页，共30页。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