登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
2.工业余热利用技术
工业余热资源来源于工业生产中各种炉窖、余热利用装置和化工过程中的反应等。这些余热能源经过一定的技术手段加以利用,可进一步转换成其他机械能、电能、热能或冷能等。利用不同的余热回收技术回收不同温度品位的余热资源对降低企业能耗,实现我国节能减排、环保发展战略目标具有重要的现实意义。
余热温度范围广、能量载体的形式多样,又由于所处环境和工艺流程不同及场地的固有条件的限制,生产生活的需求,设备型式多样,如有空气预热器,窑炉蓄热室,余热锅炉,低温汽轮机等。根据余热的温度范围,可以将目前的工业余热技术分为中高温余热回收技术和低温回收技术。中高温回收技术主要有三种技术:余热锅炉、燃气轮机、高温空气燃烧技术。低温回收技术主要有有机工质朗肯循环发电、热泵技术、热管技术、温差发电技术、热声技术。
从目前工业余热现状来看,高温余热回收技术已经在我国的钢铁、水泥、冶金等行业广泛应用。但除了高温余热外,还有大量的低温工业余热未得到利用,我国我国对于低温余热的利用还处于尝试和发展阶段,低温余热回收技术不成熟,导致这部分余热多直接排向环境,造成了巨大的能源浪费。因此,本文着重概述低温余热回收技术。
3.有机工质朗肯循环发电系统
3.1有机工质朗肯循环发电系统的原理
有机朗肯循环是将热能转换为机械能的系统,与常规的蒸汽发电装置的热力循环原理相似,但有机工质低温余热发电不是用水作工质,而是用有机物为工质的朗肯循环发电系统, 其工作原理如图4-1所示。系统由蒸发器、透平、冷凝器和工质泵四大部分组成, 有机工质在蒸发器中从低温热流中吸收热量, 生成具一定压力和温度的蒸汽, 蒸汽推动透平机械做功, 从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平机排出的有机蒸汽在冷凝器中向冷却水放热, 凝结成液态, 最后借助工质泵重新回到蒸发器, 如此不断地循环下去。
图3-1 有机工质朗肯循环发电原理图
有机工质朗肯循环采用有机工质(如R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等)作为循环工质的发电系统,由于有机工质在较低的温度下就能气化产生较高的压力,推动涡轮机(透平机)做功,故有机工质循环发电系统可以在烟气温度200℃左右,水温在80℃左右实现有利用价值的发电。
目前,对低温热能发电技术的研究主要集中在以下几个方面:工质的热力学特性和环保性能;混合工质的应用;热力循环的优化等。国外有机朗肯循环低温热发电技术主要应用于地热发电,但未来可能应用于太阳能热电、工业余热、生物质能和海洋温差能等。
目前美国、法国等国的余热发电技术的最低温度是80℃,我国自主研发的低温发电机组,通过提升热电转换介质的性能,已经实现了最低发电温度为60℃能实现稳定发电。
3.2有机工质朗肯循环发电系统经济性分析
例如某水泥厂余热发电站,一条3000吨/天的新型干法水泥生产线,窑头与窑尾配备有余热锅炉,用的是凝汽式汽轮机,该系统设计出来效果为每小时的平均发电总量为3500kW,参照发电机组的真实规格,必须用3000kW的汽轮机组。某项目的总投资数额高达60万元,一年平均运转300多天,则1年的发电总量可达到2270万kWh。这种情况下和采用标准煤生产相比,能够节约1.3万吨的煤,减少约2.2万吨二氧化碳的排放量,然后除掉系统自身耗费电量的10%,则每年供电量能够达到1905万kWh,而1吨熟料的发电能力能够达到26.5kWh。相比之下,应用纯低温余热发电技术来发电,整个发电系统一共投资1962万元,外界购电价格按照0.5元/kWh进行计算,除去余热电站供电所花费的成本,则每吨熟料的成本大约能下降11.5元,进一步降低了水泥工业生产成本,提升企业在市场上的竞争力。
以某冷却塔低温余热利用系统用于发电为例,扣除泵的耗功后,1t热水的发电量为1kW.h,每年按照7000h计算,则年发电量为70000kW.h,电价按0.5元计算,年经济效益可达35万元,相当于减少CO2排放量650t,经济和环保效益显著。
结论:固然纯低温余热发电系统的投资非常高,但在短短几年中基本上可收回成本,可以说构建出低温余热电站,既能变废为宝,充分利用能源,降低对环境的污染,又能增加企业收益,可谓一举两得。
4.热泵技术
4.1热泵技术的原理
热泵就是在两个热源之间工作,消耗一定的功(W),使低温热源供给热量(Q1),在高温热源处获得热量(Q2),亦即以消耗少量高质能为代价,达到提高温位以利于利用。
热泵大概分两类:一是蒸汽压缩式;二是吸收式,后者是热泵的主流。
压缩式热泵由蒸发器、冷凝器、压缩机、节流装置及水源、热水侧管路等部分组成。压缩式热泵由蒸发器、冷凝器、压缩机、节流装置及水源、热水侧管路等部分组成。机械压缩式热泵系统的工作过程如下:低沸点工质流经蒸发器时蒸发成蒸汽,此时从低温位处吸收热量,来自蒸发器的低温低压蒸汽,经过压缩机压缩后升温升压,达到所需温度和压力的蒸汽流经冷凝器,在冷凝器中,将从蒸发器中吸取的热量和压缩机耗功所相当的那部分热量排出。放出的热量就传递给高温热源,使其温位提高。蒸汽冷凝降温后变成液相,流经节流阀膨胀后,压力继续下降,低压液相工质流入蒸发器,由于沸点低,因而很容易从周围环境吸收热量而再蒸发,又形成低温低压蒸汽,依此不断地进行重复循环。
吸收式热泵是利用工质的吸收循环实现热泵功能的一类装置,它采用热能直接驱动,而不是依靠电能、机械能等其他资源。溴化锂吸收式热泵机组回收利用低温热源(如废热水)的热能,制取所需的工艺或采暖用高温热媒,实现从低温向高温输送热能的设备,它以低温热源为驱动热源,在采用低温冷却水的条件下,制取比低温热源温度高的热媒。它与第一类溴化锂吸收式热泵机组的区别在于,它不需要更高温度的热源来驱动。但需要较低温度的冷却水。
4.2热泵技术的特点
我国许多行业对热源的需求温度多集中在75~200℃之间,且存在着低温余热大量浪费的情况,可以把热能由低温位热源转移到高温位热源的中高温热泵技术有着巨大的应用空间。对高温热泵的研究多集中在适宜工质的选择和制热效率提高这两个方面。对高温热泵的研究多集中在适宜工质的选择和制热效率提高这两个方面。
全世界有超过1.3亿台热泵机组在正常运行,总供热量超过了 4.7E+10GJ/年, 目前,工业热泵主要应用在酿造、纺织、木材、食品加工、石油化工、海水淡化、热电以及冶金等领域。在国外,利用吸收式热泵系统回收余热技术的研究已有多年的发展。在溴化锂吸收式制冷技术上我国已经积累了雄厚的技术基础,但在吸收式热泵系统的应用技术上还比较落后。
5.热管技术
5.1热管技术的原理
以热管作为传热元件的废热锅炉称为热管式废热锅炉,由外筒体、内筒体、饱和汽包、热管四部分组成。工作时废气(或工艺气)由上部进入,经外筒体和内筒体环隙流动,经热管换热后气体由下部流出;水由内筒体下部进入,经热管加热后,进汽包,汽水分离后,产生饱和蒸汽,并网或直接使用。
5.2热管技术的特点
热管的二次间壁换热特性是实现安全、可靠及长周期运行的重要保证。热管的热流变换及自吹灰特性是防止工业上换热设备露点腐蚀及灰尘堵塞的重要技术保证。热管的均温热屏蔽及分离式热管技术的完善, 将可能解决化学反应器中温度分布不均匀、反应过程偏离最佳反应温度的缺陷、石油裂解中由于管壁温度不均匀而出现的过热分解以及核反应堆安全壳体的散热等等问题。液态金属热管的出现及材料价格的下降, 可实现在超高温反应设备中实现连续取热。
5.3热管技术的国内外应用现状
早在 1942 年,Gauler 就曾提出热管的原理。 1962 年,L. Trefethen 再次提出类似于Gauler 的传 热元件,但因故未能实施。直到1964 年,Grover等人独立地提出了类似于Gauler 的传热元件, 并且取名热管,此后吸引了很多的科学技术工作者从事热管研究,使热管得到了很快的发展。热管自1964 年正式在美国发明问世, 至今已有50年的历史, 常作为一种传热元件, 但作为一项传热技术, 则仍处于发展阶段。
我国的热管技术开发研究一开始有明确为工业化服务的目标, 因此重点在于开发碳钢-水热管换热器。经过多年的努力, 我国的热管技术工业化应用已处于国际先进水平。目前, 气-气热管换热器、热管蒸汽发生器等热管节能产品已广泛用于冶金、石油、化工、动力及陶瓷等工业领域。
6.其他
6.1 斯特林热气机循环发电系统
斯特林热气机循环发电系统是利用低温余热发电的废热回收装置,可回收100℃至300℃的废热,能达到20%的发电效率。从数据来看,其发电效率优于目前市场的低温蒸汽循环发电系统和有机工质发电系统的发电效率,该装置在100℃的废热条件下发电效率达7.3%,150℃的条件下发电效率达13.7%,200℃的条件下发电效率达18.4%,250℃的条件下发电效率达22.1%,300℃的条件下发电效率达25.0%。
6.2超临界二氧化碳循环发电系统
超临界二氧化碳发电系统是超临界二氧化碳液体为郎肯循环系统的工质,以二氧化碳透平专用涡轮机为核心技术的最新余热发电技术。此发电系统在余热发电方面有较宽泛的应用优势,各项技术指标都优于在用的水蒸汽浪肯循环系统和当前最先进的有机浪肯循环系统,特别是在发电效率和设备体积方面有着明显的优势。超临界二氧化碳热机是一种平台技术,目前可提供的功率范围为250Kwe至50Mwe的设计,效率可达30%。应用范围包括燃气轮机、固定式动力发电机组、工业废热回收、太阳能热量、地热、混合内燃机等的循环热能。
7.工业余热利用存在的问题
从技术发展看,低温有机朗肯循环技术是利用低温工业余热、地热、太阳能的经济有效方案,但国内未掌握该技术。我国许多行业对热源的需求温度多集中在70~250℃之间,且存在着低温余热大量浪费的情况,可以把热能由低品位热源转移到高品位热源的中高温热泵技术有着巨大的应用空间。由于在工业过程中产生余热的热源一般水质都比较差)如油田含油污水(其中除了含有石油类物质,还有硫化氢、盐类等)对普通的热泵换热器会产生严重的腐蚀,必须采用特制的钛管换热管或者其他抗腐蚀材料,并通过清水与含油污水换热后再进入热泵机组。一批高性能的热电转换材料出现,温差发电技术的性价比相对提高,使温差发电技术在工业和民用产业中推广应用成为可能。
8.结论
当前中高温余热利用技术普及率不高,低温余热未被利用是我国余热利用率低的原因之一。将原被遗弃的工业余热应用于溴化锂吸收式制冷,满足生产或生活的需要,这无疑是提高能源利用率的一个有力措施,尤其是在不同季节交替需要供暖与制冷负荷的企业,应优先考虑采用溴化锂吸收式制冷。在中高温热泵技术的实际应用中,要结合余热源的具体情况采取相应措施,发现问题并解决问题。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星售电网获悉,6月16日,新疆伊宁市人民政府发布《伊宁市空气质量持续改善规划(2025-2030年)》。文件明确,大力发展新能源和清洁能源。持续优化能源结构,积极推动多种形式的新能源综合利用。逐步提升非化石能源消费比重和电能占终端能源消费比重。加大可再生能源消纳力度,完成自治区、伊犁州下
北极星氢能网获悉,6月10日,河南省工业和信息化厅办公室发布《加快工业领域清洁低碳氢应用实施方案》的通知,其中指出,在符合产业结构调整的前提下,推动风电、光伏发电等清洁能源富集地区的工业企业、工业园区有序建设“制氢+用氢”一体化项目。推动可再生能源弱并网、离网制氢新模式发展,探索工业
近日,汕尾市人民政府印发《汕尾市空气质量持续改善行动方案》(以下简称《行动方案》)。《行动方案》共提出1个年度工作目标和9方面重点任务。《行动方案》包括指导思想、工作目标、重点工作任务等内容。其中,工作目标要求2025年全市环境空气质量优良天数比率(AOI达标率)为98%,细颗粒物(PM2.5)年均浓
5月29日,太原市住房和城乡建设局关于印发《太原市城乡建设领域碳达峰实施方案》的通知,通知指出,优化建筑用能结构。积极推动建筑用能低碳化,全市城镇建筑可再生能源替代率力争达到8%。推进建筑光伏一体化应用,新建公共建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%,积极推动在学校、医院、政府机关等
北极星储能网获悉,5月29日,安徽合肥市2025年度第一批科技攻关“揭榜挂帅”先进光伏及新型储能、新能源汽车、新一代信息技术、智能家电(居)主导产业领域榜单发布。其中新型储能共有7家企业的产业项目纳入榜单,总投资5880万元、本次发榜金额3125万元,包括低品味工业余热高效规模化制冰储能系统开发
北极星环大气网获悉,4月29日,阿克苏市人民政府发布2025年大气污染防治工作方案征求意见稿。意见稿指出,持续优化产业结构,加大重点行业低效和过剩产能压减力度,推动重点行业产能装备升级改造;持续优化能源结构,加快光能、水能、氢能等清洁能源发展,实施绿电替代,优化用能结构,到2025年非化石
为持续推进大气污染治理专项行动,补齐空气质量不优的短板弱项,经市委、市政府同意,咸阳印发了《咸阳市2025年空气质量改善进位行动方案》(以下简称《方案》),全力推进空气质量改善进位。《方案》分为目标要求、重点任务、加强组织保障三个部分。目标要求:以减排、减煤、减卡为重点,处理好高质量
北极星氢能网获悉,3月27日,湖南省工业和信息化厅征集工业低碳氢应用场景,重点围绕高耗能、高排放行业,征集一批技术先进、示范性强、经济效益显著的低碳氢应用项目,打造湖南氢能产业创新应用标杆,为全省工业领域氢能替代提供借鉴经验。原文如下:关于征集工业低碳氢应用场景的通知各市州工业和信
2月27日,浙江省人民政府发布关于印发浙江省推动碳排放双控工作若干举措的通知。文件明确,大力发展非化石能源。推进“光伏+”行动,有序推进核电、海上风电项目建设,大力发展生物质能、地热能、海洋能等新能源。到2025年底,新增风电光伏装机600万千瓦、核电装机100万千瓦,非化石能源消费占比(扣除
近日,浙江省人民政府办公厅发布《关于浙江省推动碳排放双控工作若干举措的通知》。《通知》指出,大力发展非化石能源。推进“光伏+”行动,有序推进核电、海上风电项目建设,大力发展生物质能、地热能、海洋能等新能源。到2025年底,新增风电光伏装机600万千瓦、核电装机100万千瓦,非化石能源消费占
2月27日,浙江省政府印发《浙江省推动碳排放双控工作若干举措》。文件提出,大力发展绿色低碳产业。贯彻执行《绿色低碳转型产业指导目录(2024年版)》,营造良好发展环境。大力发展环境保护、节能降碳、资源循环利用等绿色低碳产业,加快培育智能网联汽车、新材料等战略性新兴产业,到2025年底节能环
北极星电力网整理了2025年6月16日至2025年6月20日一周火电项目,涉及项目的核准、开工、投运等。“风光火储”国家示范工程!国内首个“五塔合一”钢结构冷却塔项目双机投运6月13日,榆神榆横2×350mw热电联产工程2号机组高质量通过168小时试运行,试运行期间,实现全容量投产发电,项目是国家级“风光
北极星电力网整理了2025年6月16日至2025年6月20日一周电力项目:涉及火电、水电、核电项目的核准、开工、并网等。火电项目“风光火储”国家示范工程!国内首个“五塔合一”钢结构冷却塔项目双机投运6月13日,榆神榆横2×350mw热电联产工程2号机组高质量通过168小时试运行,试运行期间,实现全容量投产
北极星储能网获悉,6月,浙江温州发改委发布《温州市新能源汽车公共充换电基础设施发展奖补实施方案》(修订稿)》,其中提出,对2024年1月1日至2024年12月31日期间乡村地区直流智能快充桩(换电站)充电量给予0.1元/千瓦时补贴。对乡村地区直流智能快充桩给予每千瓦200元,交流给予每千瓦80元,对乡村
北极星储能网讯:6月17日,广州市发展和改革委员会公示广州市节能减排技术应用典型案例(2025年),本次入围9个,与能源相关的3个,包括光储充氢、综合能源等。其中广州发展新能源集团股份有限公司申报的广州发展南沙电动汽车充电站光储充一体式站点项目入围。广州发展南沙电动汽车充电站光储充一体式
“绿色港口不仅是技术升级,更是国际航运的责任与方向。”正在天津举办的第三届天津国际航运产业博览会上,多国代表接受中新社记者采访时认为,推动港口绿色转型是通往可持续未来的重要一步。“港口脱碳至关重要。这一挑战为绿色技术的创新、开拓新市场和可持续增长提供了重要机遇。”英国德路里航运咨
北极星碳管家网获悉,6月17日,浙江省义乌市发展和改革局发布关于对义乌市十四届政协四次会议第334号提案答复的函。其中提出,近年来,义乌市高度重视交通运输领域碳减排工作,全面贯彻落实国家“双碳”政策战略部署,制定《义乌市碳达峰实施方案》《义乌市能源领域碳达峰实施方案》《义乌市碳达峰碳中
近日,浙江富钢集团有限公司绿色低碳转型规划项目结题。该项目由湖州银行携手北京绿色金融与可持续发展研究院以及中国钢研科技集团有限公司的专家团队共同打造,标志着由湖州银行主导的钢铁企业转型规划成功落地。转型规划是企业为实现碳达峰碳中和目标而制定的战略行动方案。钢铁企业制定转型规划对于
北极星售电网获悉,6月17日,广东广州市发展和改革委员会发布关于广州市节能减排技术应用典型案例(2025年)的公示。案例包括广州发展南沙电动汽车充电站光储充一体式站点项目,案例为“光-储-充-氢”四位一体智慧能源试验项目,依托广州发展集团南沙管理服务中心区域现有场地建设,集成光伏、电化学储
日前,国家发展改革委和国家能源局联合印发《关于深化提升“获得电力”服务水平全面打造现代化用电营商环境的意见》(发改能源规〔2025〕624号),在《关于全面提升“获得电力”服务水平持续优化用电营商环境的意见》(发改能源规〔2020〕1479号)原有“三零”“三省”基础上,进一步强化改革思维、加
6月11-13日,第18届国际太阳能光伏与智慧能源(上海)展览会(SNEC)隆重举行。作为N型电池创新者,仕净光能在展会期间积极参与多项合作与授证活动,持续深化与行业生态伙伴的协同关系,助力构建可持续、高质量的光伏发展新格局。权威认证彰显品质现场颁证仪式颁证仪式6月12日上午,在SNEC展会现场,仕
6月13日4时10分,北仑电厂一期节能减排改造项目8号机组首次并网一次成功,正式进入带负荷试运行阶段。机组各系统参数正常、运行稳定,为实现“168”小时满负荷试运和如期投产奠定坚实基础。北仑电厂一期节能减排改造项目建设两台1000兆瓦超超临界二次再热燃煤发电机组,是国家能源集团在浙江的重要标志
近日,西门子电力自动化有限公司构建的零碳工厂,获得中国质量认证中心颁发的ISO14068碳中和证书,成为江宁开发区首家碳中和工厂。南京市江宁开发区作为首批国家碳达峰试点园区,制定了全省首个园区级近零碳工厂标准,并针对重点企业开展“一对一”辅导。西门子电力的碳中和工厂就是遵循江宁开发区近零
2025年《政府工作报告》明确提出“建立一批零碳园区、零碳工厂”,为产业发展指明了方向。江苏南京江宁开发区作为首批国家碳达峰试点,制定全省首个园区级近零碳工厂标准,针对重点企业开展“一对一”辅导服务,推动产业绿色转型与可持续发展进程。近日,园区西门子电力自动化有限公司(以下简称“SPA
近年来,垃圾焚烧烟气污染物排放标准不断提高,这对垃圾发电企业提出了更高的要求。在第六届全国垃圾焚烧发电项目运营管理与创新应用研讨会上,北京予知环保科技有限公司(简称“予知环保”)总经理助理张运表示,垃圾焚烧烟气提标改造已成为行业必然趋势,而予知环保研发的高活性氢氧化钙脱酸材料,为
北极星能碳圈获悉,国家发展改革委等部门关于印发《推动热泵行业高质量发展行动方案》的通知,热泵是一种高效能量转换装置,通过消耗少量电力将低品位热能转化为高品位热能,可有效解决生产生活用热需求,提高能源利用效率。推动热泵行业高质量发展,有助于推进重点领域节能降碳,培育绿色低碳产业增长
为全面贯彻党的二十大和二十届二中、三中全会精神,认真落实党中央、国务院决策部署,推动热泵行业高质量发展,助力重点领域节能降碳,近日,国家发展改革委会同工业和信息化部、生态环境部、住房城乡建设部、交通运输部、国家能源局等部门联合印发《推动热泵行业高质量发展行动方案》(发改环资〔2025
4月2日,国家发展改革委等部门印发《推动热泵行业高质量发展行动方案》的通知。统筹推进建筑领域应用。鼓励在寒冷和夏热冬冷地区推广应用空气源热泵。因地制宜推动中深层地源、地表水源热泵规模化应用,满足建筑采暖和制冷需求。加强清洁取暖供应保障,支持选用地源、水源、空气源、余热源等类型热泵替
4月2日,国家发展改革委等部门关于印发《推动热泵行业高质量发展行动方案》的通知(发改环资〔2025〕313号)。其中指出,做好与热泵发展相关的余热资源、地热资源、水资源、土地资源、配电网容量等评估,优化完善相关资源开发利用工作流程,防止对水资源等造成污染和损害,禁止抽取难以更新的地下水用
行业过去几年投资的负极材料项目,正加速进入产能释放期。近日,有报道称,山西凯达新材料科技有限责任公司(简称“山西凯达”)年产20万吨锂电池负极材料前驱体及余热低碳节能综合利用项目一期土建工程,目前已完成90%,部分设备已进场,预计7月份将投入运行。据了解,该项目占地67.2亩,总建筑面积3
近日,在垃圾焚烧发电领域,“智算中心”被频繁提及。北极星垃圾发电网注意到,2月26日,东吴证券发布了一篇题为《垃圾焚烧助力超低PUE零碳项目,关注IDC合作机会》的行业调研报告,报告指出,数据中心(IDC)能耗高,且《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》提出,到2025年底,国家枢纽节点数据中心项
为深入推进减污降碳协同增效,河北省生态环境厅组织征集了一批减污降碳协同增效典型案例,旨在展示减污降碳协同创新实践和取得的成效,提供可借鉴的经验做法。这些案例做法仅供参考借鉴,不作为相关企业开展其他生产经营活动的依据。今天,一起来看河北省减污降碳协同创新典型案例⑤——煤化工行业典型
本文亮点:(1)PTES系统能回收利用低品位余热资源,降低生产能耗,提高系统能源利用效率。(2)将钢铁行业低温烧结冷却烟气余热引入PTES系统作为热源,开展PTES系统的热力学性能分析,为进一步优化PTES系统热力学参数提供理论依据。摘要为了有效回收钢铁行业低温余热资源,本工作将低温烧结冷却烟气余
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!