跟着节能作业的不断深入,低温余热资源的运用日益成为节能作业的一个热点和难点,本文剖析了低品尝余热资源的特色,总结了现在的运用方法和技能进展。
1、余热资源等级区分
工业余热首要指工业企业热能转化设备及用能设备在出产进程中排放的废热、废水、废气等低档次动力。运用余热回收技能将这些低档次动力加以回收运用,是节能的重要手法之一。依照余热资源载体的温度凹凸,可把余热资源按品尝进行区分,温度高则代表余热资源的可做功能力高,便是所谓“高档次余热资源”。温度低,则代表该余热资源品尝较低。
2、低档次余热资源的来历及运用难点
余热资源的首要来历为:①烟气的余热;②高温产品和炉渣的余热;③冷却介质的余热;④可燃废气、废液和废料的余热;⑤废汽、废水余热;⑥化学反应余热。
比较典型的低档次余热资源有:①锅炉(加热炉)等排放的烟气,一般在140~180℃;②高炉渣、炼钢渣的冲渣水,温度在60~9 0℃;③循环冷却水,大部分在30~50℃;油田采出水,在30~60℃。
低档次余热资源的运用难点在于:①大部分低档次余热资源含有腐蚀性的物质,对设备长时间安全运转构成不小的影响;②有的低档次余热资源具有间歇性的特色,难于接连运转;③因为品尝较低,难以在现场邻近寻找到合适的供热(冷)负荷;④用于发电,功率较低,技能还有待成熟,经济效益偏低。
3、低档次余热资源的运用方法讨论
低档次余热资源的运用能够分为直接热运用、制冷制热和热功转化三种方法。
3.1直接热运用
热交换技能设备对低温余热的运用是经过换热设备将余热能量直接传给本身工艺的耗能进程,是余热回收直接高效的方法之一。因为低温余热资源温度较低,需要找到合适的运用场合,还要考虑输送进程中的损耗要素。
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运用场合的情况下,也可将低温余热用于吸收式制冷或许热泵制热,改变余热能量的等级。
运用电厂循环水做热泵的热源,运用少数的抽汽作为驱动动力,选用热泵将循环水温度提升到95℃以后送入城市供热管网,节能效果明显。
化工企业需要制冷的工艺设备较多,运用溴化锂吸收式制冷设备,运用余热作为热源,制取冷量作为出产运用,也是十分合理的运用低温余热的节能措施。
3.3热功转化
热功转化便是将低档次余热资源转化为机械能或许电能加以运用。一般来说,假如低档次余热资源在“直接热运用”或许“制冷制热”两种方法都存在较大困难的前提下,热功转化不失为一种挑选。假如仅转化为机械能,则需要在余热资源运用现场有合理的机械负载。进一步转化为电能,则能够进行稍远一些的输送,运用方法愈加灵活。
热功转化的首要技能手法为螺杆胀大机发电技能、汽轮机发电技能、饱满蒸汽发电\拖动技能等。
4、低档次余热资源运用的关键技能
4.1以相改换热为代表的高效热管换热技能
低档次余热资源的运用因为温差较小,通常要运用较大的传热面积,这也代表着钢材运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档次余热资源的运用场合。而选用相改换热为根底的高效热管换热技能,能够大大提高传热系数,削减钢材的耗量,一起也便于操控受热面的壁面温度。
4.2换热器耐腐蚀\磨损技能
工业余热资源普遍存在腐蚀性的要素,烟气里面含有酸性气体和粉尘,废水中含有氯离子等。这些腐蚀性要素对换热器的长时间稳定运转构成严峻的影响。要想运用低档次余热,就必须处理好腐蚀问题,选用特定的换热器材质,合理布置换热器的结构,都有助于减缓换热器的腐蚀,也要注意换热器运用的经济性。
4.3热泵及低温余热溴化锂制冷技能
运用热泵及低温余热溴化锂制冷,能够将低温余热晋级运用,但是也面临提高能效运用功率和受热面腐蚀的问题,需要在热泵和溴化锂制冷机的规划中考虑这一问题。
4.4螺杆胀大机发电技能
螺杆胀大动力机技能作为低档次发电减排技能,螺杆胀大机是一种容积式发动机,能够运用过热蒸汽、饱满蒸汽、热水、热液和其他热源等,能够运用70℃以上的热水和130℃以上的不含硫烟气作为热源,也可运用低压蒸汽。因为结构特色,螺杆胀大机的单机功率有限,多在10 0 0kW以下,适合于余热资源较少的场合。
这项技能仍然在不断完善,首要是自用电较大,发电功率较低,使得发电运用的经济性受到一定的影响。
4.5有机朗肯循环发电及其它低温发电技能
关于工业中大量存在的200℃,甚至300℃以下的低档次余热,难以运用惯例的蒸汽/饱满蒸汽/热水作为工质进行发电运用,能够考虑选用有机工质循环计划。
有机朗肯循环(ORC)是运用低沸点的有机物为工质来吸收废气余热,汽化,进入汽轮机胀大做功,带动发电机发电,体系简略紧凑。现在选用的工质有机工质有正丁烷、氯乙烷等低温沸点有机物,也有的选用有机工质的混合物。此项技能国外研讨较多,我国现在这项技能正处于发展之中。理论上Kali n a循环发电比ORC的发电功率高出15%,但是实际运转中并没有很明显的优势。
5、低温余热回收运用的准则
从尽可能充分运用低档次余热资源的角度动身,主张低温余热资源运用遵从以下准则:
(1)首先应该尽可能优化出产工艺,合理组织换热流程,下降工艺用能,在出产工艺中尽可能地削减低温余热的产生。
(2)低温余热资源的运用要归纳考虑厂区内和周边地区的工业、民用等用热(冷、电)需求,不能孤登时考虑,运用的时分应依照用户距离“先近后远”及运用周期“优先长周期”的准则,做好运用规划。
(3)低温余热资源的运用应根据余热的品质、数量和用户需求,依照能级匹配的方法实现梯级运用,尽可能削减传热温差。
(4)在低温余热资源的运用方法,依照“直接热运用—制冷制热—热功转化”的顺序,合理安排运用方法。
(5)具体规划运用计划时,还要考虑是否传热元件的耐腐蚀性和运用技能成熟度,做好经济效益剖析和对比。