余热资源有什么类型？

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余热资源在煤炭、石油、化工、建材市场长期存在，也普遍存在于其它市场。轻工和饮料等产业的制造过程中余热，都存在着丰富的余热资源，被觉得是继煤、石油、天然气和水力之后的第五大常规电力，所以充分利用余热资源也有企业节能的主要内容之一。

在各类制造过程中，往往会生成带有热能、压力能或带有易燃成分的废水、废汽、废液等产物，在不少化学工艺过程中，还会有少量化学反应热释放出去。有些产品还可能会大量的物理显热。这些具有能量的载能体都称为余能，俗称余热。这些余热资源可用于发电、驱动机械、加热或制冷等，从而提高一次能源的耗费，并减少对环境的热污染。

能量有品质的高低，而热能是属低品质的能，它也可以从它转化为高品位能和直接运用时的难易程度或功效大小来辨别其量的高低。通常评价热能品位最简洁和直观的方式是用频率的高低。获得热量的浓度高，则借助方便；温度低的热量利用就困难。当室温低到环境温度时，它就能够借助了。

我国工业企业的余热利用潜力巨大，余热利用在当前节约电力中占重要地位。余热资源的回收利用可不是件容易的事，它要求工艺上、技术上可行，经济上合理，而且需要保护环境。如何应用当今最新科学技术，充分利用余热资源是摆在科研工作者和企业一线生产员工面前的重要任务和研究课题。

余热资源是指在现在条件下有也许回收和重复运用而未能回收利用的那部分能量。它虽然决定于能量本来的品质，还决定于制造发展状况和科学技术水平，也就是说，利用这种能量在技术上应是可行的，在经济上也需要是合理的。

例如，欲回收100℃以下的高温余热，就要有缓解相应技术问题的素质；要从低温高腐蚀性介质中回收余热，首先需要有耐磨耐蚀性很强的材料等。

所以，生产和科学技术的演进水平是决定余热资源的数量。

必须指出，余热回收固然很重要，但最根本的弊端还在于尽量避免余热的排出，这方面的主要举措是提高排烟温度，减少冷却介质带走的糖分，减少散热损失，提高热工设备原本的强度等。

余热资源的主要来源

余热资源的来源主要有如下六个方面。

高温烟气的余热

这是一种数量大分布范围广的余热。高温废气余热分布在冶金、化工、建材、机械、电力等产业，如各类冶炼炉、加热炉、石油炼油装置、燃气轮机、内燃机和机组的排汽排烟，某些工业窑炉的低温废气余热甚至高达炉窑本身燃料消耗量的30％～60％。它们虽然频率高、数量多，而且回收容易，约占余热资源数量的50％。

高温产品和炉渣的余热

许多工业制造都要经过低温加热这一过程，经低温控温过程制造出来的产品如塑料的焙烧、熔化和加工，煤的气化和冶炼，石油提炼以及陶器水泥、砖瓦、陶瓷、耐火材料和熔融玻璃等，它们最终起来的产品以及炉渣废料都具备很好的温度，达几百至1000摄氏度以上，通常产品又都要冷却后才会使用，在冷却时散发的热量就是余热。这部分余热往往占设备燃料消耗量的总量较大，如轧钢炉渣热量占炼焦燃料热的2％～6％，有色金属冶炼炉渣占10％～14％。

我国每年由冶金炉渣带走的潜热相当于2兆吨标准煤。从每吨热甲醇中可回收的潜热相当于40千克标准煤，每吨热钢坯可回收热量67兆焦耳(22.9千克标准煤)，相当于加热量的1/4。

现在炼钢工业中采用的干法熄焦、连铸、热装连轧等新工艺，就是回收这部分余热。高温产品和炉渣的余热约占余热资源储量的4％～6％。

冷却介质的余热

冷却介质是保护高温制造设施和生产工艺不可缺少的东西。常用的介质是水、空气和油。它们的浓度受设备规定的限制，通常较低，如热电汽轮机冷凝器的冷却水，不能超过25℃～30℃，内燃动力机械的冷却水大约为50℃～60℃；温度最高的是冶金炉和锅炉冷却水，也只是80℃～90℃。

因此，对这部分低温余热的借助比较困难，需要较大的设施投资，如运用热泵或低沸点工质动力设施等。不过，这部分余热量还是比较多的，约占余热资源储量的15％～23％。如冶金炉的冷却介质余热占燃料消耗量的10％～25％，高炉占2％～3％，凝汽式发电厂各种冷却介质带走的潜热约占其燃料消耗量的50％。

可燃废气、废液和废旧的余热

生产过程的排气、排液和滤饼中，往往带有可燃成份。这种余热约占余热资源储量的8％。如炼钢废气。炼油厂催化裂化再生废液，炭黑反应炉尾气、造纸生产中的制浆黑液，以及煤焦油蒸馏废渣等。下表表示他们的发热量。

可燃废气、液、料的发热量

废气、废液、废料可燃成份/%一氧化碳氢气气体低位发热量

［千焦/立方米(标)］炼焦煤气5～855～6023～2716300～17600高炉煤气27～301～20.3～0.83770～4600转炉煤气56～611.56280～7540铁合金冶炼炉气7068400合成氨甲烷排气1514600化肥厂焦结煤球干馏汽6.519.354200～4600电石炉排气8014110900～11700造纸黑液6000～12000千焦/千克甘蔗渣6300～11000千焦/千克

废汽、废水余热

这是一种低品质蒸汽及凝结水余热，凡是使用蒸气和热水的企业都有这样余热，这部分比如蒸汽动力机械的排汽(其余热占用汽热量的70％～80％)和各类用汽设备的排汽，在建材、食品等工业中由蒸发，浓缩等过程形成的二次蒸汽，还有蒸汽的凝结水、锅炉的排污水或者各类制造和生活的废热水。废水的余热约占余热资源的10％～16％。

化学反应余热

这种余热主要存在于化工产业，是一种不用燃料而造成的热能，它占余热总量的10％以下。例如硫酸制取过程中运用焚硫炉或硫铁矿石沸腾炉产生的化学反应热，使炉内湿度为850℃～1000℃，可用于余热锅炉产生蒸汽，约可回收60％。

由下面我们可以看出余热的分布之广，来源各异，而且不同工业产业中形成的余热性质和次数相差巨大。据大概，冶金部门总余热资源占其燃料消耗量的50％以上，机械、化工、玻璃、搪瓷、造纸等企业占25％以上。

余热资源的温度类型

高温余热

这是一种温度低于500℃的余热资源。属于高温范围的余热大部分来自工业炉窑。其中有的是直接燃烧燃料造成的，如熔炼炉、加热炉、水泥窑等。有的主要靠炉料自身燃烧造成的。如沸腾焙烧炉、炭黑反应炉等，国外城市垃圾热值为3349～10465千焦／千克，离开焚烧炉的烟温超过840℃～1100℃，可以回收利用。

中温余热

温度在200℃～500℃之间的余热资源。各种热能动力装置及这些烧结设备中的低温氧气在燃烧室或锅炉中做功或熔焊后排出的氧气大概在中温范围内。这挡温度非常适中，有些可再次做功，有些可形成蒸汽或预热空气等，利用前景非常良好。

低温余热

温度高于200℃的烟气及超过100℃的液体属于高温余热资源。

低温余热的来源有两个方面：一方面是有些余热在排放时原本的温度就是低的；另一方面是在高温、中温余热回收中一直会有剩余的高温余热排放出，由于高温余热回收时温度小，换热设备庞大，经济效益不太明显，回收技术也较复杂，因此过去对此不予重视。但是一旦面广量大，回收数量也有相当大的。由于电力短缺和技术的进步，对低温余热的回收利用也逐渐加强，而且获得了巨大的进展。

钢铁化工工业余热资源

我国的可资利用余热资源十分丰富。据不完全统计，主要市场工业余热约占工业总能耗的15％。

其中煤炭工业可回收的余热资源约为总能耗的50％。一座现代化的钢材厂所排放出来的能量，有40％存在于各类介质的低温氧气中，15％是高温蒸气和热水，还有10％为辐射损失，可见其节能潜力巨大，具体的余热种类、温度及来源见下表。

钢铁企业余热的类型、温度及来源(单位：℃)

余热种类成品放热/℃废气蒸汽或热水熔融物烧结

炼焦

炼铁

炼钢

连续铸造

分块压延

压延线材600～700

1000～1200

1200～1400

1200～1500

600～800

1100～1200

600～1200100～450

100～800

150～400

1000～1400

——

500～800

500～800——

——

40～60

40～60

40～60

40～60

40～60——

——

1300～1500

1300～1500

——

——

石油工业余热资源

石油加工过程中需耗费燃料、蒸汽、电力等各类能源。据统计，每加工1吨原油平均损耗燃料42.42千克，蒸汽570千克，电力34.5度。将两者统一换算相当于358104千焦，其中50％以上的能源消耗是借助各类油加热炉和蒸汽锅炉的废气热、空气冷却器和水冷却器被排放而代价掉的，而且非常一部分还相当集中，可以借助。例如一座年产250万吨的炼油厂，通过空冷、水冷和烟道三方面排走的热量每小时高达480106千焦，其浓度都在100℃～550℃范围内。

18.化工工业余热资源

虽然化工企业所消耗的能量约占总能耗的20％余热，但其能量利用率却不高。主要鉴于工序车间操作条件的改变，部分能量由于工艺物流的升温、降压而积聚起来，成为废热和废功散失于周边环境中。以轻柴油和为原料的大型乙烯装置中，裂解气温度高达800℃左右。可以用来形成高压蒸汽。以重油为原料的合成氨厂中，汽化炉里进行强化放热反应，裂解气温度高达1350℃，也可以用来形成高压蒸汽。一套年处理量为240万吨的小型催化加氢装置，可供回收的能量达2万千瓦，除了可满足本装置主风机必须的很大动力(1.5万千瓦)以外，尚有余力发电，供全厂使用。

由于世界性能源危机的冲击或者化工生产向大型化发展，促使将动力平台采用化工生产并和工艺系统紧密结合。例如小型合成氨厂中因为选用了低压余热锅炉、蒸汽轮机及离心压缩机，可以超过基本上不需外供电，能量利用率从20世纪50年代的大概30％一下子提高到60％以上。

机械工业余热资源

机械产业中的加热设施和锅炉各种各样。余热资源也非常丰富，例如锻件加热炉的废气浓度高达1000℃以上。可利用余热锅炉产生蒸气。蒸汽锻锤的排汽压力在大气压以上，而且次数也很高。如某汽车制造厂的铸造工厂锻锤排汽每小时就达13吨以上，每年损失热量折合标准煤5000多吨。又如各类热处理炉的排气温度达425℃～650℃，干燥炉和烘烤的排气温度达230℃～600℃，这些都是很好的余热资源。

其他工业余热资源

其他产业也是不少的余热资源，例如各种厂家供热系统造成的凝结水，以往多数不回收，由此产生的燃料浪费达8％。又如一些设施和配件的工业冷却水，水温为35℃～90℃，是极为广泛而长期的低温余热资源。下表为我国主要市场的余热资源状况。

我国主要市场的余热资源状况

行业余热资源来源占燃料耗

量的比例冶金轧辊加热炉、均热炉、平炉、转炉炼钢、焙烧窑等33%以上化工化学反应热，如造气、变换气、合成气等的热学显热可燃化学热，如炭黑尾气、电石气等燃料热15%以上建材高温废气、窑顶冷却、高温产品等约40%玻搪玻璃熔窑、搪瓷窑、坩埚窑等约20%造纸烘缸、蒸锅、废气、黑液等约15%纺织烘干机、浆纱机、蒸煮锅等约15%机械铸造加热炉、冲天炉、热处理炉及汽锤乏汽等约15%21.利用余热的一般方式

余热的回收利用方法，随余热源的形态(固体、液体、气体、蒸汽、反应热)和湿度水平(高温、中温、低温)等各不相同。

尽管余热回收方法各种各样，但总体可分为热回收(直接运用热能)和动力回收(转变为动力或能源后再用)两大类。从回收技术难易程度看，利用余热锅炉回收气、液的低温余热比较易于，回收高温余热则非常困难。在回收余热时，首先应考虑到所回收余热要有意义和在经济上应该合算。如为了回收余热所花费的设施投资较多，而回收后的收益又不大时，就得不偿失了。通常进行回收余热的方法如下。

(1)对于排出低温废气的各类热设施，其余热应优先由本设施或本平台加以利用。如预热助燃空气、预热燃料或被烘烤物体(工质、工件)，以提升本设施的热效率，降低燃料消耗。

(2)在余热余能无法回收用于加热设施本身，或用后仍有个别可回收时，应用来制造蒸汽或热水，以及形成动力等。

(3)要按照余热的特点、排出的状况、介质湿度、数量及运用的可能性，进行企业综合热效率及经济可行性分析，决定修改余热回收利用设施的类型及规模。

(4)应对需要回收余热的冷凝水，高、低温液体，固态高温物体，可燃物和带有余压的氨气、液体等的湿度、数量和范围拟定利用的详细管理标准。

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