工业余热回收与再利用

1/1工业余热回收与再利用第一部分工业余热定义及来源 2第二部分余热回收及再利用的技术方法 4第三部分余热回收应用案例分析 7第四部分余热利用的节能效果评估 10第五部分工业余热政策及法规 13第六部分余热回收经济性分析 16第七部分余热梯级利用策略 19第八部分余热回收与再利用的发展趋势 21

第一部分工业余热定义及来源关键词关键要点工业余热的定义

1.工业余热是指工业生产过程中产生的、温度高于环境温度但不具有直接利用价值的热量。

2.余热主要来自于工业炉窑、锅炉、蒸汽管道、冷却水等能源转换或消耗过程中。

3.余热的温度范围通常在60~400℃之间，具有不同形式的能量，如显热、潜热和化学能。

工业余热的来源

1.电力行业：火电厂的汽轮机排汽、蒸汽冷凝器冷凝水、燃气联合循环机组废气等。

2.石化行业：石油精炼、化工原料生产过程中的高、中温废气、冷却水等。

3.钢铁行业：铁矿石预热、高炉鼓风、轧钢废热等。

4.建材行业：水泥窑废气、窑炉冷却水等。

5.造纸行业：抄纸机排水、蒸汽排风等。

6.食品加工行业：蒸煮、罐装、杀菌等过程中产生的高、中温废水、废气等。工业余热定义

工业余热是指工业生产过程中产生的、温度高于环境温度的废热能。在生产过程中，能源转化效率一般较低，会有大量热能以各种形式被排出，成为余热。

工业余热来源

工业余热主要来自以下几个方面：

1.燃料燃烧过程

在工业锅炉、熔炉、窑炉等燃料燃烧设备中，燃料燃烧释放的热量中约有10%~30%以余热的形式排出。

2.工艺过程

在化工、冶金、机械加工等工艺过程中，会产生大量的工艺余热。例如：

*化工过程中产生的蒸汽、热废气

*冶金过程中产生的高炉煤气、炉渣余热

*机械加工过程中产生的切削热、摩擦热

3.发电过程

火电厂、核电厂的蒸汽轮机排出的低温蒸汽，以及联合循环电厂的燃气轮机排出的高温废气，都是重要的余热来源。

4.其他来源

除了上述主要来源外，工业余热还可来自：

*压缩空气的冷却

*冷却水的再加热

*生产线的冷凝过程

工业余热的种类

工业余热可按其温位分类：

*高温余热：温度在200℃以上的余热

*中温余热：温度在100~200℃之间的余热

*低温余热：温度在100℃以下的余热

工业余热的利用价值

工业余热具有以下利用价值：

*节能减排：回收利用余热可减少燃料消耗，降低生产成本，减少温室气体排放。

*提高生产效率：利用余热进行预热、烘干、供暖等，可缩短生产周期，提高产品质量。

*拓展应用领域：余热可用于热水供应、空间供暖、蒸汽发电等领域，拓展其应用范围。

工业余热回收与再利用技术

利用工业余热主要有以下几种技术手段：

*换热器技术：利用换热器将余热传递给需要热量的流体介质。

*热泵技术：利用热泵将低温余热提升到较高温度，提高余热的利用效率。

*有机朗肯循环技术：利用低温余热带动有机朗肯循环，发电或提供动力。

*卡氏循环技术：利用高温余热带动卡氏循环，发电或提供动力。

促进工业余热回收与再利用

促进工业余热回收与再利用，需要政府、企业和研究机构共同努力，采取以下措施：

*完善政策法规，鼓励和支持企业进行余热回收再利用。

*加强技术研发，提高余热回收和再利用技术水平。

*提供财政补贴和税收优惠，减轻企业实施余热回收项目的负担。

*开展宣传和推广，提高企业对余热回收再利用的认识和重视。第二部分余热回收及再利用的技术方法关键词关键要点热交换技术

-利用热交换器将工业余热传递到需要热量的其他介质中，如水、空气或其他流体。

-可采用管壳式、板式、盘管式等多种热交换器类型，根据具体工艺要求选择。

-通过优化流速、温度差和热交换面积，提升热交换效率，减少热损失。

蒸汽余热利用

-利用工业过程中产生的蒸汽余热，通过减压、透平发电或热交换的方式回收热能。

-低压蒸汽可直接用于厂区采暖、供热水等低温用途。

-高压蒸汽余热可通过透平发电或蒸汽热交换回收，产生电力或高温热源。

余热发电技术

-将工业余热转化为电能，提高能源利用效率。

-有机朗肯循环（ORC）是一种广泛应用的余热发电技术，适用于中低温余热回收。

-其他余热发电技术包括蒸汽透平技术、热电联产技术等。

热泵技术

-利用热泵原理，将工业余热提升到更高温度，满足特定工艺或供暖需求。

-热泵系统可采用水源热泵、空气源热泵、地源热泵等形式。

-热泵技术能有效提高余热利用效率，降低能耗。

热能储存技术

-将工业余热储存起来，在需要时释放利用，实现余热错峰利用。

-热能储存技术包括蓄热罐、相变储热、潜热储热等。

-通过热能储存，可以弥合理余热供需之间的不匹配，提高余热利用率。

系统集成与优化

-综合考虑工业余热来源、需求和可利用技术，进行系统集成设计。

-优化余热回收与再利用流程，减少热损失，提高系统整体效率。

-利用先进控制技术、数字化平台等，实现系统智能化管理，进一步提高余热利用效能。余热回收及再利用的技术方法

工业余热回收再利用技术方法众多，主要可分为以下几类：

1.余热显热回收技术

*热交换技术：利用热交换器进行不同温度流体的热量交换，将高温流体的热量传递给低温流体。

*冷凝技术：利用冷凝器将高温蒸汽冷凝为液体，释放凝结潜热。

*蒸汽喷射技术：利用高压蒸汽喷射到低压蒸汽中，降低其压力并提高其温度。

2.余热潜热回收技术

*吸收式热泵技术：利用吸收剂和工质之间的物理化学变化，将高温热源中的热量转移至低温热源。

*吸附式热泵技术：利用吸附剂和工质之间的吸附和脱附特性，将高温热源中的热量转移至低温热源。

*有机朗肯循环技术：利用有机物作为工质，在低温热源中蒸发，在高温热源中冷凝，将热量从低温热源转移至高温热源。

3.余热动力回收技术

*热力发电技术：利用余热驱动透平发电，将热能转化为电能。

*余热驱动热泵技术：利用余热驱动热泵，将低温热源中的热量提升至高温热源，用于采暖或制冷。

*卡林循环技术：利用卡林循环原理，将高温热源中的热量转化为机械能，再转化为电能。

4.余热利用技术

*直接利用：直接将余热用于工业生产中的加热、干燥、蒸发等工艺。

*间接利用：通过热交换器等设备，将余热传递给其他介质，再利用这些介质进行加热、空调等。

*综合利用：将余热同时用于发电、采暖和工业生产等多种用途。

5.技术选择原则

余热回收再利用技术的选择应根据以下原则：

*热源温度和余热量：余热温度和余热量决定了可采用的技术类型。

*热源的稳定性：热源的稳定性影响技术系统的可靠性和经济性。

*应用环境：技术系统应满足应用环境的制约，如温度、压力、空间等。

*经济性：技术系统的投资、运行和维护成本应经济可行。

6.实际应用

余热回收再利用技术已广泛应用于钢铁、化工、电力等多个行业，取得了显著的经济和环境效益。例如：

*钢铁行业：高炉余热回收用于驱动热风炉，节约30%左右的燃料。

*化工行业：反应釜余热用于蒸汽发生，节约20%左右的蒸汽。

*电力行业：汽轮机排汽用于低温余热发电，提高发电效率5%以上。

未来，随着工业节能减排要求的不断提高，余热回收再利用技术将得到进一步发展，为工业可持续发展做出更大贡献。第三部分余热回收应用案例分析关键词关键要点主题名称：钢铁行业余热回收

1.高炉冷却系统：

-采用水套夹套方式吸收高炉炉壳热量，将热量转化为蒸汽或热水，用于供暖或其他工业用热。

-余热回收率可达60%以上，每年可节约大量化石燃料。

2.热风炉排烟余热回收：

-将热风炉烟道中的高温烟气余热通过余热锅炉回收，产生蒸汽或热水。

-余热回收率可达50%以上，可显著降低燃料消耗。

主题名称：电厂余热回收

工业余热回收与再利用案例分析

1.钢铁行业余热回收应用

*高炉余热回收：利用高炉烟气中的余热产生蒸汽，用于发电或驱动高炉鼓风机。中冶集团昆明钢铁公司采用此技术，年节能28万吨标煤。

*转炉余热回收：利用转炉炼钢过程中产生的尾气，通过热交换器将余热回收并用于预热空气或蒸汽。宝钢股份上海梅山钢铁公司采用此技术，年节能15万吨标煤。

2.石化行业余热回收应用

*精炼裂解装置余热回收：利用精炼裂解装置中的热油余热产生蒸汽，用于驱动汽轮机或发电。中石化抚顺石化公司采用此技术，年节能10万吨标煤。

*乙烯裂解炉余热回收：利用乙烯裂解炉排烟余热产生蒸汽，用于发电或驱动空压机。中石油北京燕山石化公司采用此技术，年节能12万吨标煤。

3.电力行业余热回收应用

*燃煤发电厂余热回收：利用燃煤发电锅炉排烟余热产生蒸汽，用于驱动汽轮机发电。华电集团山东发电公司采用此技术，年节能25万吨标煤。

*燃气发电厂余热回收：利用燃气发电锅炉排烟余热产生蒸汽，用于发电或蒸汽供暖。上海市杨浦发电厂采用此技术，年节能10万吨标煤。

4.造纸行业余热回收应用

*纸机烘缸余热回收：利用纸机烘缸废气余热产生蒸汽，用于烘干纸张或预热原纸。玖龙纸业江苏南京公司采用此技术，年节能8万吨标煤。

*蒸煮黑液余热回收：利用蒸煮黑液闪蒸余热产生蒸汽，用于预热蒸煮液或发电。金光纸业广东惠州公司采用此技术，年节能6万吨标煤。

5.水泥行业余热回收应用

*余热发电：利用水泥窑排烟余热产生蒸汽，用于驱动汽轮机发电。海螺水泥广东惠州公司采用此技术，年节能5万吨标煤。

*余热预热：利用水泥窑排烟余热预热窑料或煤粉，降低燃料消耗。华新水泥甘肃天水公司采用此技术，年节能4万吨标煤。

经济效益分析

余热回收利用可带来显著的经济效益：

*降低燃料消耗，节省能源费用

*提高能源利用效率，降低生产成本

*减少温室气体排放，响应绿色发展政策

*延长设备使用寿命，提高经济效益

数据统计

*我国工业余热回收技术应用广泛，年余热回收利用量约为2亿吨标煤

*余热回收利用可降低工业能源消耗5%~10%

*余热回收利用可减少温室气体排放约1亿吨二氧化碳当量第四部分余热利用的节能效果评估关键词关键要点主题名称：能源审计与基准线设定

1.进行周全的能源审计，准确识别和量化工业流程中的余热源。

2.建立过程基准线，确定特定工艺或设备的能源消耗参考点。

3.评估余热回收潜力，确定可利用的热能数量和可用等级。

主题名称：余热回收技术

余热利用的节能效果评估

1.节能率的计算

节能率（η）是余热利用后节省的能量与余热总量的比值，即：

η=(Q1-Q2)/Q1

式中：

*Q1为余热总量

*Q2为余热利用后的能量消耗

2.节能效益的计算

节能效益（B）是用余热代替其他能源而节省的费用，即：

B=V*Q*t*η

式中：

*V为替代能源单位价格

*Q为余热量

*t为利用时间

*η为节能率

3.经济效益的计算

经济效益（E）是用余热代替其他能源而节省的成本，即：

E=V*Q*t*η-I

式中：

*I为余热利用系统投资成本

4.典型节能案例

案例1：钢铁行业废热锅炉

*余热总量：100MW

*利用率：50%

*节能率：50%

*节能效益：18,250,000元/年

*投资成本：15,000,000元

*投资回收期：1.12年

案例2：化工行业反应器余热

*余热总量：50MW

*利用率：60%

*节能率：60%

*节能效益：10,950,000元/年

*投资成本：10,000,000元

*投资回收期：1.46年

案例3：发电厂汽轮机排汽余热

*余热总量：150MW

*利用率：70%

*节能率：70%

*节能效益：36,500,000元/年

*投资成本：25,000,000元

*投资回收期：1.04年

5.影响因素

影响余热利用节能效果的主要因素包括：

*余热总量：余热量越大，节能潜力越大。

*利用率：利用率越高，节能效果越好。

*节能率：节能率越高，节能效益越大。

*替代能源价格：替代能源价格越高，余热利用的经济效益越好。

*系统投资成本：系统投资成本越高，经济效益越低。

6.应用前景

余热利用具有节能减排、降低生产成本、提高资源利用率等优势，在工业生产中具有广阔的应用前景。主要应用领域包括：

*钢铁、化工、电力、水泥等高耗能行业

*垃圾焚烧、污水处理等环境保护领域

*制冷、空调等民用领域第五部分工业余热政策及法规关键词关键要点工业余热回收再利用政策

1.明确政策目标：国家出台多项政策法规，明确提出要推进工业余热回收再利用，提高能源利用效率，降低温室气体排放。

2.建立监管体系：政府建立工业余热回收再利用监管体系，制定行业标准和规范，对余热回收利用项目进行审批和监督管理。

3.制定财税扶持政策：国家对余热回收再利用项目给予税收优惠，如企业所得税减免、增值税免征等，鼓励企业开展余热回收再利用。

工业余热回收再利用法规

1.余热利用技术规范：国家出台相关技术规范和标准，对工业余热回收再利用技术、设备和系统提出要求，确保其安全、高效运行。

2.节能评估及报告制度：企业开展余热回收再利用项目时，需进行节能评估，并定期向政府相关部门报告节能效果，以接受监督检查。

3.能源管理体系要求：企业建立和实施能源管理体系，对余热回收再利用过程进行系统化管理，提升能源利用效率。工业余热回收与再利用的政策及法规

工业余热回收与再利用作为节能减排的重要措施，受到各国政府的高度重视。众多国家和地区制定了相关政策和法规，以促进余热回收和再利用技术的研发、应用和推广。

中国

中国高度重视工业余热回收与再利用，颁布了一系列政策和法规。

*《中华人民共和国节约能源法》：明确规定了工业企业要合理利用能源、提高能源利用效率，实现节能减排。

*《国家节能减排综合性工作方案》：提出要大力推广工业余热回收利用技术，提高能源综合利用效率。

*《工业节能“十二五”规划》：重点明确了工业余热回收再利用的重点行业、重点领域和重点技术，明确了到2015年实现余热利用率达到42%的目标。

*《关于进一步加强工业节能工作的指导意见》：要求加强工业节能管理，推进工业余热回收和再利用。

*《工业余热回收再利用技术导则》：为工业企业余热回收再利用提供技术指导。

欧盟

欧盟出台多项政策和法规以促进工业余热回收与再利用。

*《欧盟能源效率指令》：明确要求成员国制定国家能源效率行动计划，其中包括工业余热回收再利用措施。

*《工业排放指令》：对重点工业企业的能效表现进行评估，并制定提高能效的措施，其中包括余热回收。

*《可再生能源指令》：将工业余热回收利用纳入可再生能源范畴，并给予相应补贴和支持。

美国

美国政府通过税收减免、研发资助和政策支持等手段，鼓励工业余热回收与再利用。

*《能源独立和安全法案》：提供税收减免和贷款担保计划，以支持工业余热回收和再利用项目。

*《清洁能源经济和安全法案》：为工业余热回收和再利用相关研发项目提供资金支持。

*《能源部工业技术计划》：资助推进工业余热回收和再利用的创新技术。

其他国家和地区

其他国家和地区也出台了促进工业余热回收再利用的政策措施，例如：

*日本：《能源基本计划》提出要提高工业余热利用率。

*韩国：《能源产业推进法》规定了重点推动工业余热回收再利用。

*加拿大：《能源效率法》要求大型工业企业制定能源管理计划，其中包括余热回收措施。

政策法规成效

上述政策和法规的实施取得了显著成效。各国工业余热回收再利用率不断提升，能源利用效率显着提高。例如，欧盟的工业余热利用率从2000年的25%提高到2020年的40%以上；中国的工业余热利用率从2010年的35%左右提高到2020年的42%左右。

总结

工业余热回收与再利用是节能减排的重要途径，受到各国政府的高度重视。众多国家和地区相继制定了政策和法规，通过政策引导、资金支持、技术推广等措施，促进了余热回收再利用技术的研发、应用和推广。这些政策法规的实施取得了显著成效，工业余热利用率不断提高，能源利用效率显着提升。第六部分余热回收经济性分析关键词关键要点余热回收的成本效益分析

1.初始投资成本：评估余热回收系统的前期资本支出，包括设备、安装和工程费用。

2.运营和维护费用：考虑持续运营费用，例如能源消耗、维护成本和人工成本。

热量需求评估

1.工艺热量分析：确定特定工业流程的热量需求，包括温度、流量和负荷持续时间等参数。

2.余热可用性评估：根据热量需求评估现有工艺中可用的余热源，并确定其温度、流量和时间可用性。

余热回收技术的比较

1.热交换器类型：比较不同热交换器类型（如管壳式、板式或螺旋式）的效率、成本和维护要求。

2.余热利用方法：评估余热利用的不同方法，如发电、空间供暖或工艺加热，并考虑其经济性。

环境效益

1.温室气体减排：余热回收通过减少化石燃料的使用，减少温室气体排放，有助于缓解气候变化。

2.能源效率提升：余热回收提高了能源利用率，减少了因浪费热量而造成的能源损失。

政策和激励措施

1.政府补贴和税收抵免：许多国家和地区提供经济激励措施，鼓励实施余热回收系统。

2.法规和标准：某些行业可能受到法规和标准的影响，要求或鼓励余热回收。

未来发展趋势

1.高效热交换技术：不断发展的热交换技术提高了余热回收效率，从而提高了经济性。

2.人工智能和优化：人工智能和优化算法可用于优化余热回收系统，最大限度地提高效率。工业余热回收经济性分析

概述

余热回收系统旨在捕获工业过程中产生的废热并将其重新利用，从而提高能源效率并降低运营成本。经济性分析对于评估余热回收项目的潜在投资回报至关重要。

评估因素

经济性分析应考虑以下关键因素：

*可用余热量：这决定了可以回收的能量量。

*燃料成本：回收的余热替代了通常用于发电或供热的燃料成本。

*资本投资：余热回收系统的安装和维护成本。

*运营成本：系统运行时的能源消耗、维护和修理费用。

*税收抵免和激励措施：政府和公用事业公司提供的节能激励措施。

分析方法

有几种经济性分析方法可用于评估余热回收项目：

*简单投资回收期：这是回收投资成本所需的时间。

*净现值（NPV）：这是项目未来现金流的现值与初始投资之间的差额。

*内部收益率(IRR)：这是使NPV为零的贴现率。

*支付现金回报期（PCC）：这是回收运营成本外加初始投资所需的时间。

关键假设

经济性分析的准确性取决于几个关键假设：

*燃料成本和可用性：假设燃料成本和可用性在项目生命周期内保持相对稳定。

*运营时间：假设系统将在预测的运营时间内运行。

*系统效率：假设系统将以其额定效率运行。

*维护成本：假设维护成本将与预测的一致。

示例计算

考虑一个工业过程每年产生10GWh余热，燃料成本为0.05美元/千瓦时。余热回收系统安装成本估计为200万美元，运营成本每年为50,000美元。

*简单投资回收期：回收期=200万美元/（10GWhx0.05美元/千瓦时）=4年

*净现值（NPV）：使用10%的贴现率，NPV为120万美元。

*内部收益率(IRR)：IRR为12%。

*支付现金回报期（PCC）：PCC为5.7年。

结论

经济性分析表明，该余热回收项目在财务上是可行的，回收期为4年，NPV为120万美元。该项目还符合10%的投资收益率目标。

其他考虑因素

除了财务考虑因素之外，其他因素也可能影响余热回收的决策，包括：

*环境可持续性：余热回收减少了温室气体排放，支持环境目标。

*运营可靠性：余热回收系统必须可靠运行，以避免生产损失。

*技术成熟度：余热回收技术应该经过验证和可靠，以确保其有效性。第七部分余热梯级利用策略关键词关键要点余热梯级利用策略

主题名称：热流体种类及特性匹配

1.确定不同工业过程产生的余热的类型（蒸汽、热水、热油等）。

2.根据余热的温度、压强和其他物理特性选择合适的热流体作为介质。

3.考虑不同热流体的热容量、粘度、化学稳定性和系统兼容性。

主题名称：余热级联利用

工业余热回收与再利用中的余热梯级利用策略

工业余热回收与再利用是提高工业能源效率和降低成本的有效途径。余热梯级利用策略是其中一项关键技术，通过将余热从高至低温度等级梯级利用，最大程度地提高余热利用效率。

余热梯级利用策略的原理

余热梯级利用策略的原理是将不同温度等级的余热通过热交换器或热管等设备逐级传递，使低温余热用于预热较低温度工质，高温余热用于产生更高温度蒸汽或其他热能载体。通过这种方式，余热被充分利用，提高了整体热效率。

余热梯级利用的分类

根据余热的温度等级，余热梯级利用策略可分为以下几种：

*单级梯级利用：将余热从高温直接降温至低温，用于低温工质预热。

*多级梯级利用：将余热通过多个热交换器逐级降温，用于不同温度工质预热。

*串联梯级利用：将余热串联利用多台热交换器，使余热逐级传递，实现更高的热回收率。

*并联梯级利用：将余热并联利用多台热交换器，使不同温度等级的余热分别用于不同工质预热。

余热梯级利用的应用

余热梯级利用策略广泛应用于工业领域，尤其是在以下行业：

*钢铁行业：高炉尾气余热回收利用，用于预热空气、燃料气等。

*水泥行业：窑尾气余热回收利用，用于预热生料、燃烧助燃等。

*石油化工行业：反应废气余热回收利用，用于蒸汽发生、原料预热等。

*电力行业：汽轮机排汽余热回收利用，用于预热给水、发生蒸汽等。

*其他行业：如造纸业、食品加工业、冶金业等，均可通过余热梯级利用提高能源效率。

余热梯级利用的效益

余热梯级利用可以带来以下效益：

*提高能源效率：减少化石燃料消耗，降低能源成本。

*减少温室气体排放：提高热利用率，降低二氧化碳排放量。

*改善设备性能：通过预热工质，提高设备效率和使用寿命。

*提高产品质量：稳定工艺温度，保障产品质量。

*降低运营成本：通过减少能源消耗和维护费用，降低整体运营成本。

余热梯级利用的设计与优化

余热梯级利用系统的设计与优化至关重要，涉及以下方面：

*余热分析：确定余热的温度、流量和热容等参数。

*工质选择：根据余热温度等级和应用需求，选择合适的工质。

*热交换器选型：根据热负荷、压力损失和经济性等因素，选取合适的热交换器类型。

*系统布局：优化热流路径，减少热损失和提高系统效率。

*控制策略：通过温度、流量和压力的实时监测和控制，确保系统稳定高效运行。

余热梯级利用的挑战

余热梯级利用也存在一些挑战，包括：

*余热温度低：部分工业余热温度较低，难以有效回收利用。

*腐蚀和结垢：余热中可能含有腐蚀性或结垢性成分，需要采取防腐蚀和除垢措施。

*空间限制：工业现场空间有限，需要考虑热交换器尺寸和安装位置。

*经济性：余热梯级利用系统投资成本较高，需要综合考虑系统效益和投资回收期。

结论

余热梯级利用策略是工业余热回收与再利用的关键技术