工業(yè)余熱的現(xiàn)狀與利用

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1、工業(yè)余熱現(xiàn)狀與利用姚**北京科技大學(xué)機械學(xué)院，100083摘要：工業(yè)余熱指工業(yè)生產(chǎn)中各種熱能裝置所排出的氣體、液體和固體物質(zhì)所載有的熱量。余熱屬于二次能源，是燃料燃燒過程所發(fā)出的熱量在完成某一工藝過程后所剩余的熱量。我國能源利用率相比發(fā)達國家較低，至少50%的工業(yè)耗能以各種形式的余熱被直接廢棄。工業(yè)余熱節(jié)能潛力巨大，近年來已經(jīng)成為我國節(jié)能減排工作的重要組成部分。關(guān)鍵字：工業(yè)余熱節(jié)能減排熱管0引言當(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

2、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

3、資源約占其燃料消耗總量的17％～67％，其中可回收率達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。[1]1工業(yè)余熱資源工業(yè)余熱來源于各種工業(yè)爐窯熱能動力裝置、熱能利用設(shè)備、余熱利用裝置和各種有反應(yīng)熱產(chǎn)生的化工過程等。目前，各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17％～67％，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60％。合理充分利用工業(yè)余熱可以降低單位產(chǎn)品能耗，取得可觀的經(jīng)濟效益。工業(yè)余熱按其能量形態(tài)可以分為三大類，即可燃性余熱、載熱性余熱和有壓性余熱。1）可燃性余熱可燃

4、性余熱是指能用工藝裝置排放出來的、具有化學(xué)熱值和物理顯熱，還可作燃料利用的可燃物，即排放的可燃廢氣、廢液、廢料等，如放散的高爐氣、焦爐氣、轉(zhuǎn)爐氣、油田伴生氣、煉油氣、礦井瓦斯、炭黑尾氣、紙漿黑液、甘蔗渣、木屑、可燃垃圾等。2）載熱性余熱常見的大多數(shù)余熱是載熱性余熱，它包括排出的廢氣和產(chǎn)品、物料、廢物、工質(zhì)等所帶走的高溫?zé)嵋约盎瘜W(xué)反應(yīng)熱等，如鍋爐與窯爐的煙道氣，燃氣輪機、內(nèi)燃機等動力機械的排氣，焦炭、鋼鐵鑄件、水泥、爐渣的高溫顯熱，凝結(jié)水、冷卻水、放散熱風(fēng)等帶走的顯熱，以及排放的廢氣潛熱等。3）有壓性余熱有壓性余熱通常又叫余壓（能），它是指排氣排水等有壓

5、液體的能量。另外，因為工業(yè)余熱的溫度是衡量其質(zhì)量（品位）的重要標尺，而其溫度的高低亦影響了余熱回收利用的方式，所以余熱也通常按溫度高低分為：高溫余熱，T≥650℃；中溫余熱，230℃≤T<650℃；低溫余熱，T<230℃。余熱資源來源廣泛、溫度范圍廣、存在形式多樣.從利用角度看，余熱資源一般具有以下共同點：由于工藝生產(chǎn)過程中存在周期性、間斷性或生產(chǎn)波動，導(dǎo)致余熱量不穩(wěn)定；余熱介質(zhì)性質(zhì)惡劣，如煙氣中含塵量大或含有腐蝕性物質(zhì)；余熱利用裝置受場地等固有條件限制。2工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀2.1工業(yè)余熱利用總體現(xiàn)狀我國能源利用率僅為33%左右，比發(fā)達國家低約10%，至

6、少50%的工業(yè)耗能以各種形式的余熱被直接廢棄。余熱利用率提升空間大，節(jié)能潛力巨大，近年來被視為推進我國節(jié)能減排工作的重要內(nèi)容。[2]截至2010年，鋼鐵、水泥、玻璃、合成氨、燒堿、電石、硫酸七個工業(yè)行業(yè)余熱發(fā)電裝機總?cè)萘拷?200萬千瓦，到“十二五”末，這七個工業(yè)行業(yè)余熱發(fā)電裝機總量將達到2600萬千瓦，將超過三峽電站，相當(dāng)于現(xiàn)有核電裝機總?cè)萘康?.4倍。目前，余熱發(fā)電項目毛利率在60%以上，凈利潤在30%-40%之間，內(nèi)部收益率在15%-25%之間，投資回報期為4-6年。[3]后一段時間中高能耗企業(yè)自主投資建設(shè)模式仍將是主要的建設(shè)模式。對于中小規(guī)模的

7、高能耗企業(yè)而言，合同能源管理模式（EMC）能夠很好地解決技術(shù)和資金的問題。2.2各行業(yè)余熱利用現(xiàn)狀2.2.1冶金行業(yè)冶金企業(yè)屬于耗能型企業(yè)，其能耗占全國能耗的10％左右，占工業(yè)部門能耗的15％左右，能源費用占企業(yè)生產(chǎn)總成本20％～30％。由于能源生產(chǎn)的增長速度尚難以適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的要求，能源價格的上升和波動已經(jīng)對冶金企業(yè)的生存和發(fā)展構(gòu)成了挑戰(zhàn)，節(jié)能降耗已經(jīng)成為冶金企業(yè)長期的戰(zhàn)略任務(wù)。冶金企業(yè)從原料、焦化、燒結(jié)到煉鐵、煉鋼、連鑄以及軋鋼的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含有可利用熱量的廢氣、廢水、廢渣，同時在各工序之間存在著含有可利用能量的中間產(chǎn)品和半成品。充分回收

8、和利用這些能量，是企業(yè)現(xiàn)代化程度的標志之一。[4][5]目前，冶金企業(yè)常用的余熱利用方式有：安