蒙杰
【摘要】中國是世界能源生產(chǎn)的大國,然而,限制國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要問題還是能源,面對能源生產(chǎn)不能高速發(fā)展又急需經(jīng)濟(jì)上的快速發(fā)展唯有兩條路可行:一是盡可能的增加能源的生產(chǎn)量,二是能源的節(jié)約利用。中國是世界上能源利用率最低的國家之一,節(jié)能的潛力巨大,特別是在工業(yè)熱能的轉(zhuǎn)換和利用之中有很大的節(jié)能空間。
【關(guān)鍵詞】余熱來源 余熱利用 余熱回收
余熱是指受歷史、技術(shù)、理念等因素的局限性,在己投運(yùn)的工業(yè)企業(yè)耗能裝置中,原始設(shè)計(jì)未被合理利用的顯熱和潛熱。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱等。
一、余熱的來源區(qū)分及其資源溫度的劃分
余熱資源按其來源不同可劃分為六類:高溫?zé)煔獾挠酂?;高溫產(chǎn)品和爐渣的余熱;冷卻介質(zhì)的余熱;可燃廢氣、廢液和廢料的余熱;廢汽、廢水余熱;化學(xué)反應(yīng)余熱。余熱資源按其溫度劃分可分為三類:①高溫余熱(溫度高于500℃的余熱資源);②中溫余熱(溫度在200-500℃的余熱資源);③低溫余熱(溫度低于200℃的煙氣及低于100℃的液體)。
二、余熱回收的種類及回收原則
余熱回收方式各種各樣,但總體分為熱回收(直接利用熱能)和動力回收(轉(zhuǎn)變?yōu)閯恿螂娏υ儆茫﹥纱箢悺6诨厥沼酂釙r(shí),首先應(yīng)考慮到所回收余熱要有用處和在經(jīng)濟(jì)上必須合算,如為了回收余熱所耗費(fèi)的設(shè)備投資甚多,而回收后的收益又不大時(shí),就得不償失了。進(jìn)行余熱回收原則是:
(1)對于排出高溫?zé)煔獾母鞣N熱設(shè)備,其余熱應(yīng)優(yōu)先由本設(shè)備或本系統(tǒng)加以利用。如預(yù)熱助燃空氣,預(yù)熱燃料等,以提高本設(shè)備熱效率,降低燃料消耗。
(2)在余熱余能無法回收用于加熱設(shè)備本身,或用后仍有部分可回收時(shí),應(yīng)利用來生產(chǎn)蒸汽或熱水,以及生產(chǎn)動力等。
(3)要根據(jù)余熱的種類、排出情況、介質(zhì)溫度、數(shù)量及利用的可能性,進(jìn)行企業(yè)綜合熱效率及經(jīng)濟(jì)可行性分析,決定設(shè)置余熱回收利用設(shè)備的類型及規(guī)模。
(4)應(yīng)對必須回收余熱的冷凝水,高低溫液體,固態(tài)高溫物體,可燃物和具有余壓的氣體,液體等的溫度、數(shù)量和范圍,制定利用具體管理標(biāo)準(zhǔn)。
三、余熱回收的合理利用順序
(1)余熱蒸汽的合理利用順序是:①動力供熱聯(lián)合使用;②發(fā)電供熱聯(lián)合使用;③生產(chǎn)工藝使用;④利用汽輪機(jī)發(fā)電或直接替代電機(jī)驅(qū)動機(jī)泵;⑥生活用;⑥利用余熱吸收制冷設(shè)備,實(shí)現(xiàn)熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)。
(2)余熱熱水的合理利用順序是:①供生產(chǎn)工藝常年使用;②返回鍋爐及發(fā)電使用;③生活用。
(3)余熱空氣的合理利用順序是:①生產(chǎn)用;②暖通空調(diào)用;③動力用;④發(fā)電用。
四、余熱回收應(yīng)用領(lǐng)域
(1)在化工行業(yè)中的應(yīng)用:小合成氨上、下行煤氣余熱回收;中合成氨上、下行煤氣余熱回收;合成氨吹風(fēng)氣燃燒的余熱回收;合成氨一段爐煙氣余熱回收;30萬噸/年合成氨二段轉(zhuǎn)化爐余熱回收
(2)在硫酸工業(yè)中的應(yīng)用:在硫酸生產(chǎn)沸騰焙燒爐沸騰層內(nèi)的余熱回收;一個(gè)年產(chǎn)10萬噸硫酸的工廠可回收5.5萬噸蒸汽;從沸騰中出來的S02高溫爐氣中回收余熱;一個(gè)年產(chǎn)10萬噸硫酸的工廠可回收10.5萬噸蒸汽,可發(fā)電價(jià)值約600萬元;在鹽酸、硝酸爐的應(yīng)用。
(3)在石油化工中的應(yīng)用:烴類熱解爐中的余熱回收;(工作溫度約750~900℃);乙苯脫氫反應(yīng)器中的余熱回收;環(huán)己醇脫氫化學(xué)反應(yīng)器中的余熱回收;催化、裂化再生取熱器中的余熱回收;其它各種加熱爐中的余熱回收。
(4)在建材工業(yè)中的應(yīng)用:在高嶺土噴霧干燥熱風(fēng)爐中的余熱回收;玻璃窯爐中的余熱回收;水泥窯爐中的余熱回收;各種陶瓷倒燃爐及隧道窯中的余熱回收。
(5)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用:軋鋼連續(xù)加熱和均熱爐中的余熱回收;坯件加熱爐中的余熱回收;線材退火爐中的余熱回收;燒結(jié)機(jī)中的余熱回收;以一臺180M2的燒結(jié)機(jī)為例,可回收蒸汽量達(dá)10~22噸/小時(shí)。
五、余熱回收利用方式
(一)直接供熱式采暖系統(tǒng)
用蒸汽加熱采暖循環(huán)水后直接向用戶供熱,這種供熱方式稱為直接供熱。直接供熱方式的供水壓力較低,一般不超過0.6MPa,這種方式適用于供熱面積較小的采暖系統(tǒng)。
(二)間接供熱式采暖系統(tǒng)
間接供熱式采暖系統(tǒng)是將供熱系統(tǒng)分為兩個(gè)循環(huán)回路,分別稱為一次網(wǎng)和二次網(wǎng),通過換熱站內(nèi)的表面式換熱器將兩個(gè)循環(huán)回路聯(lián)系在一起。高溫水在一次網(wǎng)中循環(huán),低溫水在二次網(wǎng)中循環(huán),高溫水通過表面式換熱器加熱低溫水。噴射式混合加熱器的主要作用是代替表面式汽一水換熱器,完成蒸汽加熱水的換熱過程。這樣可以省去一套管理麻煩的凝結(jié)水回收系統(tǒng),而且占用空間小,不需要維護(hù),投資僅為表面式汽水換熱器的1/5,所以具有明顯的使用優(yōu)勢。
(三)回收凝結(jié)水產(chǎn)生的閃蒸汽
在需要蒸汽加熱的工業(yè)生產(chǎn)過程中,經(jīng)常會產(chǎn)生大量的凝結(jié)水,凝結(jié)水在冷卻過程中,又會產(chǎn)生一定量的閃蒸汽。以前這部分低壓蒸汽因?yàn)榛厥绽щy或回收成本高,經(jīng)常是放散,浪費(fèi)了大量的能源。在能源日益短缺的形勢下,節(jié)能越來越受到企業(yè)的重視。對于生產(chǎn)企業(yè)來說,節(jié)流比開源更重要,節(jié)能就是創(chuàng)造效益,采用噴射式汽水混合加熱器技術(shù)可以回收這部分廢蒸汽。盡管回收廢蒸汽的方法不止一種,但此方法投資小,熱能利用率高,應(yīng)用比較廣泛。此方法是用廢蒸汽來加熱水,然后供給工業(yè)生產(chǎn)或生活使用。采用噴射式混合加熱器回收廢蒸汽的熱力系統(tǒng)。
(四)利用定排、連排水產(chǎn)生的二次蒸汽加熱除鹽水
在熱力發(fā)電廠或生產(chǎn)蒸汽的工業(yè)鍋爐房熱力系統(tǒng)中,連續(xù)排污擴(kuò)容器和定期排污擴(kuò)容器是必不可少的熱力設(shè)備。連續(xù)排污的作用是排除鍋水中的鹽分雜質(zhì),控制鍋水的含鹽濃度;而定期排污的作用主要是排除鍋水中的松散沉淀物。排污水量因鍋爐的噸位而異,一般連續(xù)排污水量不超過鍋爐蒸發(fā)量的5%,定期排污水量不超過鍋爐蒸發(fā)量的2%。這些排污水中含有大量的熱量,但是因?yàn)榕盼鬯械暮}濃度過高,無法再利用,只能排放掉。當(dāng)排污水進(jìn)入排污擴(kuò)容器后,由于擴(kuò)容降壓作用,會產(chǎn)生大量的二次蒸汽,這部分蒸汽是純凈的,可以回收利用。采用噴射式混合加熱器技術(shù)可以回收這部分蒸汽。通過計(jì)算可知,回收這部分蒸汽的節(jié)能效益還是十分可觀的。