余熱利用
地大熱能:工業(yè)余熱發(fā)電回收利用空間廣闊
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2021-11-04 15:25:01瀏覽次數(shù):1737
當(dāng)前,我國能源利用仍然存在著利用效率低、經(jīng)濟效益差,生態(tài)環(huán)境壓力大的主要問題,節(jié)能減排、降低能耗、提高能源綜合利用率作為能源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的重要內(nèi)容,是解決我國能源問題的根本途徑,處于優(yōu)先發(fā)展的地位。
實現(xiàn)節(jié)能減排、提高能源利用率的目標(biāo)主要依靠工業(yè)領(lǐng)域。處在工業(yè)化中后期階段的中國,工業(yè)是主要的耗能領(lǐng)域,也是污染物的主要排放源。我國工業(yè)領(lǐng)域能源消耗量約占全國能源消耗總量的70%,主要工業(yè)產(chǎn)品單位能耗平均比國際先進水平高出30%左右。
除了生產(chǎn)工藝相對落后、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理的因素外,工業(yè)余熱利用率低,能源( 能量)沒有得到充分綜合利用是造成能耗高的重要原因,我國能源利用率僅為 33% 左右,比發(fā)達(dá)國家低約10%,至少50%的工業(yè)耗能以各種形式的余熱被直接廢棄。因此從另一角度看,我國工業(yè)余熱資源豐富,廣泛存在于工業(yè)各行業(yè)生產(chǎn)過程中,余熱資源約占其燃料消耗總量的17% ~67%,其中可回收率達(dá)60%,余熱利用率提升空間大,節(jié)能潛力巨大,工業(yè)余熱回收利用又被認(rèn)為是一種“新能源”,近年來成為推進我國節(jié)能減排工作的重要內(nèi)容。
一、工業(yè)余熱資源特點:
余熱資源屬于二次能源,是一次能源或可燃物料轉(zhuǎn)換后的產(chǎn)物,或是燃料燃燒過程中所發(fā)出的熱量在完成某一工藝過程后所剩下的熱量。按照溫度品位,工業(yè)余熱一般分為 600℃ 以上的高溫余熱,300 ~600℃的中溫余熱和300℃以下的低溫余熱三種; 按照來源,工業(yè)余熱又可被分為: 煙氣余熱,冷卻介質(zhì)余熱,廢汽廢水余熱,化學(xué)反應(yīng)熱,高溫產(chǎn)品和爐渣余熱,以及可燃廢氣、廢料余熱。
工業(yè)余熱資源利用系統(tǒng)或設(shè)備運行環(huán)境相對惡劣,要求有寬且穩(wěn)定的運行范圍,能適應(yīng)多變的生產(chǎn)工藝要求,設(shè)備部件可靠性高,初期投入成本高,從經(jīng)濟性出發(fā),需要結(jié)合工藝生產(chǎn)進行系統(tǒng)整體的設(shè)計布置,綜合利用能量,以提高余熱利用系統(tǒng)設(shè)備的效率。
二、工業(yè)余熱利用技術(shù):
余熱溫度范圍廣、能量載體的形式多樣,又由于所處環(huán)境和工藝流程不同及場地的固有條件的限制,生產(chǎn)生活的需求,設(shè)備型式多樣,如有空氣預(yù)熱器,窯爐蓄熱室,余熱鍋爐,低溫汽輪機等。常見的工業(yè)余熱回收利用方式,有多種分類方式,根據(jù)余熱資源在利用過程中能量的傳遞或轉(zhuǎn)換特點,可以將國內(nèi)目前的工業(yè)余熱利用技術(shù)分為熱交換技術(shù)、熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)、余熱制冷制熱技術(shù)。
目前國內(nèi)各主要余熱資源都有可選的回收利用技術(shù)或設(shè)備,這些技術(shù)在原理上和國外余熱利用技術(shù)并無本質(zhì)差別,基本上都是通過熱交換技術(shù)、熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)、制冷制熱技術(shù)進行余熱利用。但由于國外余熱回收技術(shù)已基本成熟,其設(shè)備性能優(yōu)良,應(yīng)用廣泛,極大地提高了能源利用率。而國內(nèi),高、中溫余熱利用技術(shù)設(shè)備未得到有效推廣普及,低溫余熱由于相應(yīng)的利用技術(shù)不成熟基本被廢棄,造成余熱整體利用率低。其中被廢棄的 200℃甚至300℃以下的低溫工業(yè)余熱雖然品位低、利用技術(shù)難度高,但具有很大比例的余熱能量,如在石化行業(yè)可達(dá)80%。對于此類低溫工業(yè)余熱,基于有機朗肯循環(huán) ORC 的熱力發(fā)電系統(tǒng)是有效、經(jīng)濟的利用工業(yè)低溫熱能的技術(shù)。
三、基于有機介質(zhì)的低溫工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù):
低溫有機朗肯循環(huán):對于工業(yè)中大量廢棄的200℃,甚至300℃以下的低溫余熱,目前無法利用蒸汽/熱水閃蒸系統(tǒng)進行有效回收,更適宜采用經(jīng)濟可行的有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電技術(shù)。
Kalina循環(huán):純工質(zhì)有機朗肯循環(huán),由于工質(zhì)的等溫蒸發(fā)吸熱過程與實際的變溫低溫熱源配合不緊密,換熱平均溫差大,不可逆損失較大。為了減小換熱不可逆損失,對純工質(zhì)有機物朗肯循環(huán)提出了幾種改進的方法,如混合工質(zhì)循環(huán)、Kalina 循環(huán)等。Kalina 循環(huán)是以氨水混合物為工質(zhì)的循環(huán)系統(tǒng),最簡單的熱力循環(huán)是一級蒸餾循環(huán),基本流程,即一定濃度的氨水溶液經(jīng)過水泵加壓、預(yù)熱器升溫之后,進入余熱鍋爐蒸發(fā),形成過熱氨水蒸汽進入透平膨脹做功,然后利用復(fù)雜的蒸餾冷卻子系統(tǒng)解決氨水混合物冷凝問題,使透平乏汽重新形成一定濃度的工質(zhì)溶液,再到達(dá)給水泵,完成一個循環(huán)。
地大熱能專家認(rèn)為,當(dāng)前中高溫余熱利用技術(shù)普及率不高,低溫余熱未被利用是我國余熱利用率低的原因之一。因此,推進工業(yè)節(jié)能減排工作,要進一步推廣普及中高溫余熱利用技術(shù),尤其是提高中小型企業(yè)余熱利用率,要推進余熱利用技術(shù)與工藝節(jié)能相結(jié)合,從整個工藝系統(tǒng)分析能源的供給需求,優(yōu)化工藝系統(tǒng)及其相應(yīng)的余熱利用技術(shù)。
地大熱能由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)組建結(jié)合中國地質(zhì)大學(xué)的學(xué)術(shù)優(yōu)勢,組建了一批由海內(nèi)外學(xué)者組成的世界一流的交叉人才團隊,聚集了十大優(yōu)勢學(xué)科領(lǐng)域(地質(zhì)學(xué)、礦產(chǎn)勘查、地球物理、地球化學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地理信息系統(tǒng)、管理科學(xué)與工程、旅游資源管理)三十多位專家學(xué)者,定期研討地?zé)?/a>科學(xué)問題、問診地?zé)?/a>實際難題,并積極與各國內(nèi)外的地?zé)嵫芯?/a>單位、學(xué)者進行學(xué)術(shù)交流與探討,緊跟行業(yè)內(nèi)前沿發(fā)展理論與應(yīng)用技術(shù)。
實現(xiàn)節(jié)能減排、提高能源利用率的目標(biāo)主要依靠工業(yè)領(lǐng)域。處在工業(yè)化中后期階段的中國,工業(yè)是主要的耗能領(lǐng)域,也是污染物的主要排放源。我國工業(yè)領(lǐng)域能源消耗量約占全國能源消耗總量的70%,主要工業(yè)產(chǎn)品單位能耗平均比國際先進水平高出30%左右。
除了生產(chǎn)工藝相對落后、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理的因素外,工業(yè)余熱利用率低,能源( 能量)沒有得到充分綜合利用是造成能耗高的重要原因,我國能源利用率僅為 33% 左右,比發(fā)達(dá)國家低約10%,至少50%的工業(yè)耗能以各種形式的余熱被直接廢棄。因此從另一角度看,我國工業(yè)余熱資源豐富,廣泛存在于工業(yè)各行業(yè)生產(chǎn)過程中,余熱資源約占其燃料消耗總量的17% ~67%,其中可回收率達(dá)60%,余熱利用率提升空間大,節(jié)能潛力巨大,工業(yè)余熱回收利用又被認(rèn)為是一種“新能源”,近年來成為推進我國節(jié)能減排工作的重要內(nèi)容。
一、工業(yè)余熱資源特點:
余熱資源屬于二次能源,是一次能源或可燃物料轉(zhuǎn)換后的產(chǎn)物,或是燃料燃燒過程中所發(fā)出的熱量在完成某一工藝過程后所剩下的熱量。按照溫度品位,工業(yè)余熱一般分為 600℃ 以上的高溫余熱,300 ~600℃的中溫余熱和300℃以下的低溫余熱三種; 按照來源,工業(yè)余熱又可被分為: 煙氣余熱,冷卻介質(zhì)余熱,廢汽廢水余熱,化學(xué)反應(yīng)熱,高溫產(chǎn)品和爐渣余熱,以及可燃廢氣、廢料余熱。
工業(yè)余熱資源利用系統(tǒng)或設(shè)備運行環(huán)境相對惡劣,要求有寬且穩(wěn)定的運行范圍,能適應(yīng)多變的生產(chǎn)工藝要求,設(shè)備部件可靠性高,初期投入成本高,從經(jīng)濟性出發(fā),需要結(jié)合工藝生產(chǎn)進行系統(tǒng)整體的設(shè)計布置,綜合利用能量,以提高余熱利用系統(tǒng)設(shè)備的效率。
二、工業(yè)余熱利用技術(shù):
余熱溫度范圍廣、能量載體的形式多樣,又由于所處環(huán)境和工藝流程不同及場地的固有條件的限制,生產(chǎn)生活的需求,設(shè)備型式多樣,如有空氣預(yù)熱器,窯爐蓄熱室,余熱鍋爐,低溫汽輪機等。常見的工業(yè)余熱回收利用方式,有多種分類方式,根據(jù)余熱資源在利用過程中能量的傳遞或轉(zhuǎn)換特點,可以將國內(nèi)目前的工業(yè)余熱利用技術(shù)分為熱交換技術(shù)、熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)、余熱制冷制熱技術(shù)。
目前國內(nèi)各主要余熱資源都有可選的回收利用技術(shù)或設(shè)備,這些技術(shù)在原理上和國外余熱利用技術(shù)并無本質(zhì)差別,基本上都是通過熱交換技術(shù)、熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)、制冷制熱技術(shù)進行余熱利用。但由于國外余熱回收技術(shù)已基本成熟,其設(shè)備性能優(yōu)良,應(yīng)用廣泛,極大地提高了能源利用率。而國內(nèi),高、中溫余熱利用技術(shù)設(shè)備未得到有效推廣普及,低溫余熱由于相應(yīng)的利用技術(shù)不成熟基本被廢棄,造成余熱整體利用率低。其中被廢棄的 200℃甚至300℃以下的低溫工業(yè)余熱雖然品位低、利用技術(shù)難度高,但具有很大比例的余熱能量,如在石化行業(yè)可達(dá)80%。對于此類低溫工業(yè)余熱,基于有機朗肯循環(huán) ORC 的熱力發(fā)電系統(tǒng)是有效、經(jīng)濟的利用工業(yè)低溫熱能的技術(shù)。
三、基于有機介質(zhì)的低溫工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù):
低溫有機朗肯循環(huán):對于工業(yè)中大量廢棄的200℃,甚至300℃以下的低溫余熱,目前無法利用蒸汽/熱水閃蒸系統(tǒng)進行有效回收,更適宜采用經(jīng)濟可行的有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電技術(shù)。
Kalina循環(huán):純工質(zhì)有機朗肯循環(huán),由于工質(zhì)的等溫蒸發(fā)吸熱過程與實際的變溫低溫熱源配合不緊密,換熱平均溫差大,不可逆損失較大。為了減小換熱不可逆損失,對純工質(zhì)有機物朗肯循環(huán)提出了幾種改進的方法,如混合工質(zhì)循環(huán)、Kalina 循環(huán)等。Kalina 循環(huán)是以氨水混合物為工質(zhì)的循環(huán)系統(tǒng),最簡單的熱力循環(huán)是一級蒸餾循環(huán),基本流程,即一定濃度的氨水溶液經(jīng)過水泵加壓、預(yù)熱器升溫之后,進入余熱鍋爐蒸發(fā),形成過熱氨水蒸汽進入透平膨脹做功,然后利用復(fù)雜的蒸餾冷卻子系統(tǒng)解決氨水混合物冷凝問題,使透平乏汽重新形成一定濃度的工質(zhì)溶液,再到達(dá)給水泵,完成一個循環(huán)。
地大熱能專家認(rèn)為,當(dāng)前中高溫余熱利用技術(shù)普及率不高,低溫余熱未被利用是我國余熱利用率低的原因之一。因此,推進工業(yè)節(jié)能減排工作,要進一步推廣普及中高溫余熱利用技術(shù),尤其是提高中小型企業(yè)余熱利用率,要推進余熱利用技術(shù)與工藝節(jié)能相結(jié)合,從整個工藝系統(tǒng)分析能源的供給需求,優(yōu)化工藝系統(tǒng)及其相應(yīng)的余熱利用技術(shù)。
地大熱能由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)組建結(jié)合中國地質(zhì)大學(xué)的學(xué)術(shù)優(yōu)勢,組建了一批由海內(nèi)外學(xué)者組成的世界一流的交叉人才團隊,聚集了十大優(yōu)勢學(xué)科領(lǐng)域(地質(zhì)學(xué)、礦產(chǎn)勘查、地球物理、地球化學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地理信息系統(tǒng)、管理科學(xué)與工程、旅游資源管理)三十多位專家學(xué)者,定期研討地?zé)?/a>科學(xué)問題、問診地?zé)?/a>實際難題,并積極與各國內(nèi)外的地?zé)嵫芯?/a>單位、學(xué)者進行學(xué)術(shù)交流與探討,緊跟行業(yè)內(nèi)前沿發(fā)展理論與應(yīng)用技術(shù)。
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