工業余熱中的余熱利用技術

據統計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，一類是轉換利用，另一類是熱利用。余熱利用的技術主要有如下幾種：

1.余熱鍋爐發電技術

這種利用方式是回收高品位余熱最常見的一種方式，屬于余熱轉換利用范疇，類似于火力電廠的發電原理。余熱鍋爐中的水吸收工業生產過程中的余熱，如水泥，鋼鐵等生產工藝產生的高溫煙氣，產生溫度，壓力較高的水蒸汽，水蒸汽推動汽輪機做功，輸出機械能，進而轉變為電能。目前，這種技術已經非常成熟。

余熱鍋爐發電機組主要用于回收高品位余熱的，當驅動熱源為溫度>500℃的煙氣時，其發電效率較高。根據計算，當煙氣溫度為1000℃時，可產生10MPa的水蒸汽，發電效率約為30%

2.工業熱泵技術

熱泵技術屬于工業余熱的熱利用范疇，其用于回收工業余熱的技術已經非常成熟。這種技術的主要特點是以相對少量的高品位能如電能、機械能等為代價使低品位的工業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厚的優勢，目前比較常見的工業熱泵系統有如下兩類：

(1)壓縮式熱泵系統;

(2)吸收式熱泵系統。

熱泵系統雖然在利用低溫余熱的方面優勢明顯，但其產品單一，絕大多數熱泵輸出的是熱水，熱水品位雖然較低溫余熱有所提升，但提升幅度不大，應用受限，最常見的是用于冬季供暖，日常生活用水等，對于沒有供熱需求的季節和地區，其可利用的途徑更加有限。

3.ORC低溫發電系統

ORC低溫發電系統屬于余熱轉換利用的范疇，回收利用余熱的方式與余熱鍋爐的方式相似，區別在于余熱鍋爐的循環工質為水，一般稱為單循環系統，ORC低溫發電系統的循環工質為低沸點的有機工質，一般稱為雙循環系統，這就使得ORC機組對低品位的余熱回收具有巨大優勢。由于產品是電能，所以運用范圍廣。

典型ORC低溫發電應用場景如下：

(1)低溫煙氣

熱源：各種加熱爐煙氣溫度：150-180°

技術：采用前置煙氣換熱器將煙氣中的熱值回收，產生高溫熱水或者蒸汽進去ORC機組進行發電，實現節能減排。

(2)地熱

熱源：常規地熱90-160℃，中高溫地熱>160℃

技術：熱水進入ORC機組，排水(50-70℃)供綜合利用，進行發電，實現節能減排。

4.工業余熱制冷技術

工業余熱制冷技術是指以工業余熱作為驅動熱源，利用吸收式制冷系統為用戶提供冷凍水。與傳統的壓縮式制冷機組相比，吸收式制冷系統利用低品位的工業余熱而不是高品位的電能或機械能;采用天然制冷劑如水或NH3，而不是對環境有破壞作用的，價格昂貴的氟利昂。所以具有相當的環保和節能效果，同時具有結構簡單、震動小、無噪音等優點，在20世紀末得到了廣泛推廣。

但是與壓縮式制冷機組相比，吸收式制冷機組的COP較低，一般小于2。為了減少靜液高度對蒸發溫度的影響，需要采用噴淋式蒸發器，費用相對于普通管殼式換熱器高，而且其對防結晶、防腐蝕、防不凝性氣體要求非常高。

5.熱交換技術

熱交換技術是指利用換熱器使水或其他介質與工業余熱換熱，換熱得到的熱水或其他介質直接用于工藝生產或是其他方面。這種利用方式沒有改變余熱能的形式，屬于余熱資源熱利用的范疇，這是工業余熱回收方面最直接，效率較高的技術。換熱器技術是熱交換技術的核心，用于熱交換技術的換熱器常見的有間壁式換熱器、蓄熱式換熱器、熱管換熱器、余熱鍋爐等。

雖然熱交換技術系統簡單，效率較高，但是由于其產品單一，最常見的是熱水，而且經過換熱器后，由于傳熱溫差的原因，得到的產品溫度較余熱溫度低，降低了余熱品位，應用范圍受限。