1、同級(jí)利用

同級(jí)利用就是根據(jù)低溫?zé)嵩吹臏匚?/span>,選擇適宜的用戶利用低溫余熱直接或間接代替高、中位熱源,不僅可以避免使用高、中位熱源所造成的過大溫差能量傳遞損失,而且可以把高、中位熱源頂替下來,達(dá)到節(jié)能降耗的目的,是低溫余熱利用中最具有吸引力的方案。一是加熱裝置低溫物流，另一種是加熱生活用水。?

2、升級(jí)利用

升級(jí)利用是指利用朗肯循環(huán)的余熱發(fā)電(或作功)，包括低壓蒸汽透平發(fā)電和利用低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)借助朗肯循環(huán)發(fā)電(有機(jī)朗肯循環(huán)熱機(jī))、熱泵(如吸收式熱泵和化學(xué)熱泵)、吸收式制冷(如溴化鋰吸收制冷)、液力透平(國(guó)外認(rèn)為能連續(xù)回收19kW功率也有節(jié)能潛力)。對(duì)于時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，對(duì)低溫余熱回收技術(shù)又有了許多新的改進(jìn)技術(shù)

大多數(shù)低溫余熱技術(shù)都是用來發(fā)電，低溫余熱發(fā)電技術(shù)與大中型火力發(fā)電不同，低溫余熱發(fā)電技術(shù)是通過回收石化、石油等企業(yè)持續(xù)不斷的向大氣環(huán)境中排放的中低溫費(fèi)蒸汽、煙氣所含的低溫?zé)崃縼戆l(fā)電，它將企業(yè)，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢棄的熱能轉(zhuǎn)換為高級(jí)能源—電能，因此它是一項(xiàng)變廢為寶的高效節(jié)能技術(shù)，不僅投資成本低，而且經(jīng)濟(jì)效益顯著。為大型企業(yè)余熱回收利用，節(jié)能降耗，找到一條有效的途徑和方法。?

二、低溫余熱利用技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

（一）、利用朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電.

1、有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的工作原理

由余熱鍋爐換熱器、透平、冷凝器和工質(zhì)泵四大部套組成。余熱流在換熱器中放熱給有機(jī)工質(zhì)，工質(zhì)由于吸熱而成蒸汽。這種蒸汽通過透平膨脹作功, 從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電或拖動(dòng)其它轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械。從透平排出的蒸汽在冷凝器中向冷卻水放出熱量而凝結(jié)成液體，從而借助工質(zhì)泵重新泵回?fù)Q熱器，如此不斷循環(huán)就能發(fā)電或產(chǎn)生動(dòng)力。由于系統(tǒng)技術(shù)簡(jiǎn)單、熱回收性能好及透平尺寸小、無濕蒸汽區(qū)等特點(diǎn)，特別適用于低溫和中、小容量的能量回收。?

1）全流式透平

目前全流式透平機(jī)組在國(guó)外發(fā)展較快,它適合于低溫余熱回收后發(fā)電。因其工質(zhì)沒有汽化過程,只升溫吸熱,故熱效率和發(fā)電效率高,透平也較簡(jiǎn)單。如采用45℃水做工質(zhì),與低溫?zé)嵩磽Q熱,將水加熱100至110℃,進(jìn)入全流式透平,水在透平中降壓作功,?同時(shí)隨手力降低而汽化為蒸汽,蒸汽也作功,排出的水汽混合物進(jìn)入冷凝冷卻器(0.08)絕壓,溫度降至45℃,用泵再送去與低溫?zé)嵩磽Q熱,形成一個(gè)循環(huán)。用水作工質(zhì),安全可靠,又易于回收分散的低溫余熱,對(duì)工藝生產(chǎn)過程的變化適應(yīng)性強(qiáng)?

2）兩相透平

兩相式透平是全流式透平的背壓形式,它是功熱并產(chǎn)的機(jī)組。這種透平適用于中、低溫余熱聯(lián)合回收利用，也適合于生產(chǎn)工藝過程中降壓汽化的能量回收。工質(zhì)進(jìn)入透平后，通過噴嘴提高流速,將壓力能變?yōu)樗俣饶?。這時(shí)工質(zhì)由液相變?yōu)槠夯煜?，做功后排出透平，汽液混合物分離后分別供熱?；蛘邔⑵嘣龠M(jìn)入濕汽輪機(jī)冷凝做功，這時(shí)就是復(fù)合式透平機(jī)組,這種機(jī)組的肯朗循環(huán)效率可高達(dá)20%。

對(duì)于透平，蒸汽透平和燃?xì)馔钙绞袌?chǎng)的主要競(jìng)爭(zhēng)者有：通用電氣、西門子、阿爾斯通、三菱重工、日立和東芝。投標(biāo)資格預(yù)審合格的鍋爐制造商包括：美國(guó)B&W公司、美國(guó)福斯特惠勒動(dòng)力機(jī)械公司（Foster?Wheeler）、阿爾斯通（英國(guó)和美國(guó)）、日本三菱重工、德國(guó)巴高克博希格公司（Babcock?Borsig）、英國(guó)巴布科克能源公司（Mitsui?Babcock）、韓國(guó)斗山、日本石川島建機(jī)株式會(huì)社（IHI）。?

2、應(yīng)用實(shí)例

在煉油、化工廠有機(jī)工質(zhì)余熱回收利用技術(shù)系統(tǒng)。長(zhǎng)嶺煉油廠余熱利用的熱水?dāng)U容透平,?棲霞山化肥廠利用低壓蒸汽透平等，以及國(guó)外一些應(yīng)用。?

在低壓蒸汽透平發(fā)電方面，由于發(fā)電效率較低，國(guó)外推廣不是很快，在考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性后，也有一些應(yīng)用實(shí)例。如日本三井油化、三井造船公司曾于1980年在千葉石化廠利用多余低壓蒸汽(2．8公斤／厘米、160℃，72噸／時(shí))藉透乎發(fā)電8290千瓦。金陵石化公司化肥廠回收利用汽提后放空的低壓蒸汽(2．5公斤／厘米，l50℃，10噸／時(shí))驅(qū)動(dòng)低位能透平帶動(dòng)1300千瓦的循環(huán)水泵，不僅回收利用低溫余熱作功帶動(dòng)循環(huán)水泵，而且此機(jī)組投運(yùn)后停運(yùn)一臺(tái)汽流量8噸／時(shí)的中壓透平。金陵石化公司煉油廠已安裝完成催化裂化煙氣透平，待適當(dāng)時(shí)候?qū)⑼度胧褂?。利用低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電具有發(fā)電效率高的優(yōu)點(diǎn)。各國(guó)從事研究開發(fā)較為活躍，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界已制造有機(jī)工質(zhì)透平2000多臺(tái)。同時(shí)，它在工業(yè)排棄余熱開發(fā)應(yīng)用中也有廣闊的發(fā)展前景。如日本氣體化學(xué)工業(yè)公司水島廠1968年利用低拂點(diǎn)工質(zhì)R-11作功，輸出功率3800千瓦，驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)的冷凍機(jī)，多余的功率再發(fā)電。從而回收二甲苯分餾塔塔碾二甲苯潛熱2．85噸標(biāo)油／時(shí)。我國(guó)燕山石化公司東方紅煉油廠早在1985年就利用低沸點(diǎn)工質(zhì)丁烷作功帶動(dòng)循環(huán)水泵回收油品余熱(汽油148℃，輕柴油170℃)也取得成功。?

1）美國(guó)機(jī)械急技術(shù)公司

美國(guó)機(jī)械技術(shù)公司針對(duì)煉油、化工廠工藝裝置余熱源的平均溫度和可用以發(fā)電的余熱規(guī)模，設(shè)計(jì)了以R-113為工質(zhì)的系統(tǒng)。選用R-113為工質(zhì)的OCR系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是,無毒、不燃燒、無腐蝕性、熱穩(wěn)定性好，典型的朗肯循環(huán)運(yùn)行范圍是：蒸發(fā)器：82-127℃，284.1-788.1千帕，冷凝器：27-43℃，47.6-82.7千帕，透平機(jī)械的設(shè)計(jì),?按照簡(jiǎn)單、可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)期長(zhǎng)、輔助系統(tǒng)少及部件通用性大等要求來進(jìn)行。在結(jié)構(gòu)上采取如圖所示的方案。將整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成全部旋轉(zhuǎn)件（冷凝泵除外）,均安裝在一根軸上,并包容在一個(gè)公共殼體內(nèi),外殼按第Ⅱ類壓力容器的規(guī)范制造,殼體內(nèi)僅有R-113一種流體,不需要軸封和聯(lián)軸節(jié)。垂直軸上自上而下裝有給液泵、推力軸承、發(fā)電機(jī)（感應(yīng)式）、驅(qū)動(dòng)透平（單級(jí)徑向式透平）。發(fā)電機(jī)靠泵和上部軸承泄出的R-113工質(zhì)液體自由落來進(jìn)行充分冷卻。工質(zhì)既作軸承潤(rùn)滑劑,又作發(fā)電機(jī)冷卻介質(zhì)，最后排至位于底部的冷凝器中。標(biāo)準(zhǔn)功率設(shè)計(jì)范圍一千瓦。當(dāng)需要輸出千瓦以上的電功率時(shí)，可將二個(gè)以上的機(jī)組并聯(lián)或串聯(lián)布置運(yùn)行。?

2）以色列ORMAT公司

提到使用有機(jī)工質(zhì)的透平機(jī)組以及低溫余熱利用，人們會(huì)想到我國(guó)西藏的羊八井地?zé)犭娬尽Ｑ虬司ㄆ鸬牡谝慌_(tái)1300千瓦的地?zé)岚l(fā)電試驗(yàn)機(jī)組，是以色列ORMAT公司生產(chǎn)一種利用有機(jī)烷類為工質(zhì)的透平發(fā)電機(jī)組，以異戊烷最常用。異戊烷一般為無色液體，能與醚、烴類和油類任意混溶，難溶于醇，不溶于水，沸點(diǎn)為36℃。用異戊烷作工質(zhì)的透平機(jī)組有如下優(yōu)點(diǎn)：

①．有機(jī)工質(zhì)沸點(diǎn)低，易產(chǎn)生蒸汽，因此可以回收低溫余熱。

②．有機(jī)工質(zhì)蒸汽密度比水蒸汽密度大得多，因此透平機(jī)轉(zhuǎn)速可降低，效率高，體積小。

③．冷凝壓力接近或稍大于大氣壓，工質(zhì)泄漏小。

④．有機(jī)工質(zhì)耐低溫，不受冰凍的影響。

⑤．由于轉(zhuǎn)速低，因此噪聲小。

⑥．系統(tǒng)的工作壓力低，約1.5MPa。

⑦．無濕蒸汽產(chǎn)生，始終保持干燥，不受腐蝕，透平壽命長(zhǎng)。?

 因此低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)可嘗試選用此類型透平機(jī)組。

近20多年來，以有機(jī)工質(zhì)和導(dǎo)熱油為循環(huán)工質(zhì)的低溫發(fā)電系統(tǒng)，以導(dǎo)熱油為熱載體的間接供熱技術(shù)，在石油、化工、等行業(yè)也得到了發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用。?導(dǎo)熱油是一種良好的有機(jī)熱載體傳熱介質(zhì)，具有較高的熱容量和較低粘度，在常壓下導(dǎo)熱油的初餾點(diǎn)比水的蒸發(fā)溫度要高出數(shù)倍。高溫導(dǎo)熱油在300℃的條件下仍不氣化而保持常壓，此時(shí)飽和壓力的水蒸汽已高達(dá)8.5MPa。因此在中、高溫傳熱的條件下，用導(dǎo)熱油代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水蒸汽熱載體，就能以低壓管道系統(tǒng)代替高壓管道系統(tǒng)?？山档凸艿赖耐顿Y，使運(yùn)行的安全性和可靠性得到保障。此外導(dǎo)熱油還具有傳熱均勻，熱穩(wěn)定性好以及優(yōu)良的導(dǎo)熱特性。例如在100℃時(shí)，飽和水蒸汽的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0237W/(m.℃)，而Mobiltherm605#導(dǎo)熱油在100℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.127W/(m.

℃)，是水蒸汽的5.35倍，傳輸距離遠(yuǎn)、熱損失小，能在多種不同溫度下獲得熱量。導(dǎo)熱油對(duì)普通的碳鋼設(shè)備和管道基本上無腐蝕作用，不需要采用類似蒸汽系統(tǒng)的給水脫鹽、除氧等復(fù)雜的處理過程，因此具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單輸送方便等優(yōu)點(diǎn)。因此用導(dǎo)熱油作工質(zhì)的機(jī)組傳熱效率高?

（1）系統(tǒng)構(gòu)成

透平機(jī)組配置發(fā)電機(jī)、冷凝器、循環(huán)工質(zhì)泵、蒸發(fā)器以及工質(zhì)補(bǔ)充系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、和冷卻系統(tǒng)。余熱鍋爐生產(chǎn)的熱介質(zhì)在蒸發(fā)器里與透平循環(huán)工質(zhì)異戊烷換熱。工質(zhì)蒸發(fā)后進(jìn)入透平作功，作功后的異戊烷在凝汽器里凝結(jié)成液態(tài)，再通過工質(zhì)循環(huán)泵進(jìn)入蒸發(fā)器里。透平機(jī)組模塊化設(shè)計(jì)，重量輕，設(shè)備基礎(chǔ)可為整體簡(jiǎn)單基礎(chǔ)，整套機(jī)組可整體露天布置。

余熱鍋爐循環(huán)介質(zhì)可采用Mobiltherm605#導(dǎo)熱油，利用生產(chǎn)的余熱可把一定流量的80℃的導(dǎo)熱油加熱到270℃及220℃，兩路熱油混合后一同進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器里換熱后溫度降到80℃再回至余熱鍋爐。系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)圖如圖１。?

（2）系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行的保證措施

采取如下措施來保障整套系統(tǒng)能夠經(jīng)濟(jì)、安全的運(yùn)行，具體為：

①利用以低沸點(diǎn)異戊烷為工質(zhì)的低溫余熱發(fā)電機(jī)組可充分滿足低溫余熱回收的要求

②余熱鍋爐導(dǎo)熱油采用Mobiltherm605#專用導(dǎo)熱油，其性能指標(biāo)如下：?

Mobiltherm605#不含芳烴，是一種液體石蠟，外觀淡黃無味，加熱后逐漸變成褐色，與我國(guó)22＃汽輪機(jī)油性能相近?

③余熱鍋爐均采用膜式受熱面立式鍋爐，可以解決余熱鍋爐漏風(fēng)、磨損、堵灰等問題并減少占地面積，提高余熱回收率

④導(dǎo)熱油余熱回收系統(tǒng)采用液相方式，相對(duì)于汽相方式，液相換熱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)泄漏，運(yùn)行操作簡(jiǎn)單穩(wěn)定。

⑤進(jìn)入余熱鍋爐廢氣量大，溫度低，余熱鍋爐內(nèi)不存在燃燒。因此不存在爐內(nèi)局部煙氣溫度過熱現(xiàn)象。從而減少了導(dǎo)熱油過熱而產(chǎn)生裂解、聚合、結(jié)焦、積碳等現(xiàn)象的發(fā)生。因此鍋爐可平穩(wěn)、安全運(yùn)行。

⑥為了保證電站事故不影響生產(chǎn)，余熱鍋爐均設(shè)有旁通廢氣管道，一旦余熱鍋爐或電站發(fā)生事故時(shí)，可以將余熱鍋爐從生產(chǎn)系統(tǒng)中解列，不影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

⑦為了保證余熱鍋爐安全，在電站側(cè)發(fā)生故障需停止導(dǎo)熱油輸送時(shí)，設(shè)置的旁通廢氣管道可以關(guān)小甚至關(guān)斷煙氣，防止導(dǎo)熱油油溫繼續(xù)升高，防止可能出現(xiàn)的導(dǎo)熱油裂解、聚合、結(jié)焦、積碳等現(xiàn)象的發(fā)生。

⑧所有余熱鍋爐均設(shè)有導(dǎo)熱油事故排油系統(tǒng)。一旦發(fā)電廠事故，可迅速排掉導(dǎo)熱油。另外導(dǎo)熱油系統(tǒng)設(shè)置了油膨脹箱，可滿足油溫變化帶來的油膨脹問題。?

（二）熱泵余熱回收技術(shù)

我們知道，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但不能自發(fā)地沿相反方向進(jìn)行傳遞。然而，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，若以機(jī)械功作為補(bǔ)償條件，熱量也可以從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體中去。熱泵就是根據(jù)這一定律，靠消耗一定能量(如機(jī)械能、電能)或使一定能量的能位降級(jí)，迫使熱量由低溫?zé)嵩?物體)傳遞到高溫?zé)嵩?物體)的機(jī)械裝置。熱泵的工作原理與制冷機(jī)相同，只是目的不同而已。用于供冷的稱制冷機(jī)，用來供熱的則稱熱泵，二者均按逆卡諾循環(huán)方式工作。?

一臺(tái)比較完善的熱泵，只需消耗少量的逆循環(huán)凈功，就可能獲得較大的供熱量Q。這不是能量不平衡問題，它仍然遵循著能量守恒定律。這是因?yàn)榘殡S著低溫?zé)嵩?冷源)把一部分熱量q傳遞給高溫?zé)嵩吹耐瑫r(shí)，熱泵所消費(fèi)的逆循環(huán)凈功W也轉(zhuǎn)化為熱量而一同流向(傳遞)

給高溫?zé)嵩?。通俗點(diǎn)說，熱泵節(jié)能的原理就是把還沒有完全做完功

(有潛能)的低溫位熱能“泵”回到高溫位熱能中，使其與其他高溫位熱能一起做功；在完成這一輪功的同時(shí)，還會(huì)有低溫位熱能產(chǎn)生，熱泵再次將其“泵”回到高溫位熱能中，使其再做功，如此反復(fù)。熱泵是利用了低溫位熱能，而不是增加能量，過去這部分低溫位熱能是白白流失掉了。?

3、應(yīng)用實(shí)例

1）國(guó)外應(yīng)用實(shí)例

日本尤尼奇卡公司宇治人造絲廠用的吸收式熱泵系統(tǒng)是以溴化鋰水液為吸收劑，采用日HAV-17GLH吸收式熱泵，使用2公斤/厘米2低壓蒸汽為驅(qū)動(dòng)源，夏季使用45℃溫排水為熱源，生產(chǎn)75℃溫?zé)崴糜诩訜峁に囉盟?，冬季使?0℃左右低溫排水為熱源，生產(chǎn)70℃溫?zé)崴靡灶A(yù)熱鍋爐給水，和直接用蒸汽加熱比較，節(jié)約能耗費(fèi)用40％左右。作為蓄熱和低溫余熱升級(jí)利用的開發(fā)技術(shù)，化學(xué)熱泵也在競(jìng)相崛起。美國(guó)，歐洲，日本和蘇聯(lián)已工業(yè)化傳輸更高溫度(240℃)的熱泵系統(tǒng)也將工業(yè)應(yīng)用。?

2）國(guó)內(nèi)應(yīng)用實(shí)例

北京燕山石油化工股份有限公司橡膠事業(yè)部對(duì)順丁橡膠凝聚熱泵進(jìn)行了全部技改工程,成功地在順丁橡膠四條凝聚生產(chǎn)在線改造推廣了廢熱回收技術(shù),采取兩條線共享一套6270kW凝聚熱泵技術(shù)的辦法來處理廢熱、回收熱能,取得了明顯的節(jié)能效果。由北京燕山石油化工股份有限公司研究院研制開發(fā)成功的環(huán)保型廢熱回收泵,是一種吸熱式熱泵,它利用生產(chǎn)過程中排放的廢熱來驅(qū)動(dòng),除消耗少量的電能外,

屬不需任何原材料的環(huán)保型廢熱回收技術(shù)裝置。此環(huán)保型廢熱回收節(jié)能泵開發(fā)成功后,首先安裝在燕山石油化工股份有限公司橡膠事業(yè)部的SBS凝聚裝置上,證明吸熱式熱泵節(jié)能效果明顯,還可減少凝聚裝置對(duì)環(huán)境的熱污染及有害氣體、污水的排放,2～3年即可收回全部投資。吸收式制冷機(jī)或熱泵可由低品位能源如余熱、廢熱等驅(qū)動(dòng),更重要的是可以避免使用對(duì)大氣臭氧層有破壞作用的CFCs或HCFCs制冷物質(zhì),因而對(duì)節(jié)能和環(huán)保均具有重要意義。浙江大學(xué)課題組首次提出“自行復(fù)迭吸收制冷循環(huán)”技術(shù),這一新循環(huán)既能利用余熱,又可以實(shí)現(xiàn)-?50?℃以下的制冷溫度,取得了具有創(chuàng)新性的研究成果。該成果已獲兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,?在發(fā)生溫度為125155?℃、冷卻水溫度為16188?℃時(shí),制冷溫度達(dá)到-?52193?℃。該實(shí)測(cè)制冷溫度是迄今為止國(guó)內(nèi)外吸收制冷所能達(dá)到的最低制冷溫度;而且在相同制冷溫度下,COP值比傳統(tǒng)吸收制冷提高36%～55%,實(shí)現(xiàn)了吸收制冷最低溫度的突破,在低溫吸收式制冷循環(huán)研究領(lǐng)域達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平?

（三）制冷余熱回收技術(shù)

余熱制冷是一種以工業(yè)余（廢）熱為熱源制取7°C以上冷凍水，用于空調(diào)或工業(yè)冷卻，或?qū)⒌陀?00°C的低溫?zé)嵩吹臏囟忍嵘?0~60°C

，再用于工業(yè)生產(chǎn)，是一種能大幅度提高企業(yè)能源利用率，達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、減少溫室氣體排放、減少熱排放目的的高新技術(shù)。余熱制冷系統(tǒng)耗電只占制冷機(jī)輸出功率的2~3%，比電制冷節(jié)電70~80%，可節(jié)約大量一次能源。大幅度提高一次能源的利用率，提高幅度約10%。減少煤、石油的使用，可減少CO2、NOX等有害氣體及溫室氣體的排放，改善環(huán)境條件?

制冷機(jī)以溴化鋰-水為工質(zhì)、無毒無臭、運(yùn)行安全可靠、不污染環(huán)境、更不象氟利昂（CFCs)對(duì)大氣層造成破壞。低溫余熱制冷可廣泛應(yīng)用于石化企業(yè)、回收65°C以上熱能并得到有效利用的高新技術(shù)。?

溴化鋰吸收式制冷已成為石油化工廠低溫余熱利用的一項(xiàng)有效措施。蘇聯(lián)涅日科姆斯克石油化工廠使用AXA-5000溴化鋰吸收制冷裝置，使用90℃熱水為熱源，將澄清的河水冷卻至進(jìn)往工藝車間使用。國(guó)內(nèi)石油化工生產(chǎn)中用低溫余熱作熱源推廣應(yīng)用溴化鋰制冷也取得較好經(jīng)驗(yàn)。如燕山石化公司向陽化工一廠第二聚丙烯車間余熱利用于二臺(tái)XZ—l5O型溴化鋰制冷機(jī)，制取7℃冷凍水。一臺(tái)用冷凝液閃蒸產(chǎn)生低壓蒸汽制冷15O萬千卡/時(shí),另一臺(tái)120℃冷凝水冷卻至1O0℃，制冷50萬千卡/時(shí)。上海溶劑廠利用排放的1O7℃廢甲醛溶液為熱源制冷30萬千卡/時(shí)，和原壓縮式制冷相比每年節(jié)電50萬千瓦時(shí)，使甲醛生產(chǎn)電耗降低50%。金陵石化公司烷基苯廠的烷基苯裝置C一406塔換熱后的熱水約120℃左右，冬季已將此熱水用于廠內(nèi)采暖，現(xiàn)擬此熱水為熱源，夏季采用溴化鋰制冷50萬千卡/時(shí)，取代33臺(tái)空調(diào)和部分電扇，預(yù)計(jì)每年可節(jié)電6．6萬千瓦時(shí)。某公司煉油廠投運(yùn)的雙溫雙級(jí)氯吸收制冷，是以1．5公斤/厘米2蒸汽或125℃～130℃熱水為熱源，其制冷量30萬千卡/時(shí)，投運(yùn)以來滿足了冷藏、冷飲需要，與壓縮機(jī)冷相比，每年節(jié)電35萬千瓦時(shí)。溴化鋰吸收式制冷石油二廠催化裂化分餾塔頂余熱利用，蘭州化學(xué)工業(yè)公司石油化工廠低壓蒸汽利用陽岳石油化工總廠錦綸廠環(huán)己酮反應(yīng)余熱利用?

（四）液力透平余熱回收技術(shù)

在石化企業(yè)中，特別是煉油中液力透平的采用是節(jié)能的有效途徑，氣體膨脹透平和液力透平是利用流體壓差回收動(dòng)力的節(jié)能措施。國(guó)外認(rèn)為液力透平小到能連續(xù)回收19千瓦功率亦有節(jié)能吸引力，投資回收率限僅0．5～1．5年。日本三菱油化安裝于流體分別為水、CO氣體吸收液管路上的四臺(tái)液力透平，發(fā)電功率為21，26、34、44千瓦。金陵石化公司化肥廠臺(tái)成氨裝置中用CO2吸收塔和再生塔的壓差驅(qū)動(dòng)液力透平(功率為610千瓦。)另外，該公司煉油廠加氫裂化裝置中高壓分離器和低壓分離器之間壓差151公斤/厘米2。用一臺(tái)液力透平回收這部分能量，功率為545千瓦除應(yīng)用液力透平回收能量外，還可用氣體膨脹透平回收能量。該公司化肥廠和中科院合作，研制氣體膨脹發(fā)電機(jī)組回收合成氨生產(chǎn)中馳放氣的壓降損失的能量，回收功率127千瓦，每小時(shí)可穩(wěn)定發(fā)電100千瓦。

大慶石化公司煉油廠引進(jìn)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)高溫高壓液力透平節(jié)能設(shè)備，在120萬噸/年加氫裂化裝置運(yùn)行。該設(shè)備的投用，年可節(jié)電??249萬度，節(jié)約電費(fèi)142萬元，降低裝置能耗1.51％。該高溫高壓液力透平設(shè)備由大慶石化公司煉油廠從日本荏原公司引進(jìn)，用于起到回收加氫裂化裝置壓力能的作用。該120萬噸/年加氫裂化裝置是大慶石化公司煉油廠2004年8月投入生產(chǎn)的新裝置，該裝置原設(shè)計(jì)中熱高分油液體出入口溫度為230℃，入口壓力為13MPa，為高溫高壓，而國(guó)內(nèi)同類企業(yè)該裝置一般不回收或不能回收高溫高壓介質(zhì)的壓力能。該液力透平出入口壓差為11MPa。液力透平動(dòng)力回收技術(shù)在茂名、南京、金山加氫裂化中都有應(yīng)用。??（五）低溫節(jié)能型吹風(fēng)氣余熱回收技術(shù)

主要用于化肥企業(yè)，從目前合成氨行業(yè)造氣吹風(fēng)氣微正壓密封燃燒技術(shù)生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果看，低溫吹風(fēng)氣達(dá)到CO完全燃燒程度，可由高溫燃燒(>850℃)、中溫燃燒(760～850℃)及低溫燃燒(<760℃)3種方式來實(shí)現(xiàn)。吹風(fēng)氣高溫燃燒須有一定量的合成弛放氣來助燃，當(dāng)其量不足時(shí)，或以高溫空氣攜部分高溫?zé)煔獾臒崃縼碇?，從而增加了設(shè)備鋼材的投資和故障點(diǎn)，增加了熱損失，降低了實(shí)際熱效率；或以半水煤氣助燃來彌補(bǔ)不足，從而增加了半水煤氣消耗，影響了實(shí)際效益。吹風(fēng)氣中溫燃燒在于解決高溫燃燒存在的問題，利用低溫吹風(fēng)氣送燒溫度較高(I>350℃)、可燃?xì)怏w組分含量較高的有利條件，避免對(duì)助燃?xì)饬康囊蕾?，?shí)現(xiàn)自熱蓄熱和自燃。吹風(fēng)氣低溫燃燒是在間歇式固定床氣化爐提高吹風(fēng)效率后，吹風(fēng)氣送燒溫度低(<300℃)、CO含量也低的情況下，科學(xué)地利用非預(yù)混燃燒分次、分段進(jìn)行合理配風(fēng)，達(dá)到自熱、蓄熱、自燃，從而使吹風(fēng)氣在少量助燃?xì)饣驘o助燃?xì)庵嫉那疤嵯拢瑢?shí)現(xiàn)CO低溫完全燃燒。?

1、低溫吹風(fēng)氣采用非預(yù)混燃燒。以避免與二次風(fēng)全預(yù)混形成爆炸性氣體，既安全又不存在吹風(fēng)氣預(yù)混器造成的局部阻力降

2、采用上燃式，即低溫吹風(fēng)氣從燃燒爐上部(頂部或側(cè)面)進(jìn)氣，低溫(<400℃)起燃，使格子磚體蓄熱不再存在高阻力降。甚至堵塞、燒結(jié)、塌頂?shù)热毕荨?

3、非預(yù)混上燃式蓄熱型燃燒爐采用雙層矮胖型，與同爐容的直筒爐相比，煙氣下行所需壓力大幅下降；增加的平行段煙氣阻力小于下行段；增加的煙氣上升段，更因其有上升力而使總煙氣阻力下降。

4、對(duì)于含CO體積分?jǐn)?shù)4％～6％、溫度<300℃的低溫吹風(fēng)氣，不用合成弛放氣助燃的低溫(<760℃)完全燃燒技術(shù)，可使矮胖型燃燒爐的爐內(nèi)非蓄熱格子磚體的煙氣阻力降降低，并且通過非預(yù)混配風(fēng)技術(shù)，可將最高溫度定點(diǎn)至燃燒爐出口，直接用于多產(chǎn)蒸汽和增加吹風(fēng)氣帶出物，入爐部分被燃量。

5、改變?cè)碉L(fēng)氣余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)形式，在鍋爐機(jī)組外、燃燒爐補(bǔ)燃段處增設(shè)水冷壁式補(bǔ)燃器，并形成一個(gè)獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)。其主要的作用是直接吸收合成弛放氣的輻射熱來生產(chǎn)5．3MPa蒸汽，且先于水冷段來保護(hù)蒸汽過熱器，實(shí)現(xiàn)了原始開車時(shí)無需引入外界蒸汽來保護(hù)蒸汽過熱器的目的；同時(shí)可將合成弛放氣燃燒生成的煙氣溫度降低至<1000℃，這不僅達(dá)到了提高合成弛放氣熱回收率的目的，而且也消除了吹風(fēng)氣夾帶熔融煤灰而導(dǎo)致爐管外掛焦的溫度條件，這對(duì)次高壓吹風(fēng)氣余熱鍋爐實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行具有特殊的意義?

 

吹風(fēng)氣余熱回收裝置生產(chǎn)的次高壓蒸汽量達(dá)20t／h(5.3MPa，475℃)，折合每噸合成氨節(jié)約標(biāo)煤121.48kg，全年節(jié)約標(biāo)煤19436t，節(jié)能效果顯著。同時(shí)本裝置所產(chǎn)的高品位蒸汽先發(fā)電后供造氣工序使用，實(shí)現(xiàn)能量升級(jí)利用，僅此項(xiàng)回收利用蒸汽焓差能量可發(fā)電約3000kW·h，提高了余熱回收的利用價(jià)值。因在吹風(fēng)氣余熱回收裝置尾部安裝了靜電除塵設(shè)備，故吹風(fēng)氣完全燃燒后的煙氣經(jīng)靜電除塵器處理后能達(dá)標(biāo)排放。因此，吹風(fēng)氣余熱回收裝置的建設(shè)，將大幅度減少造氣工序有害氣體和粉塵的排放，對(duì)環(huán)境保護(hù)有積極意義，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能清潔生產(chǎn)的目的?

低溫節(jié)能型吹風(fēng)氣余熱回收技術(shù)具有流程簡(jiǎn)單、生產(chǎn)操作方便、爐溫穩(wěn)定、設(shè)備緊湊、系統(tǒng)阻力小、熱能回收率高和節(jié)能環(huán)保效果好等優(yōu)點(diǎn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。低溫節(jié)能型吹風(fēng)氣余熱回收技術(shù)具有技術(shù)先。進(jìn)、安全穩(wěn)定和節(jié)能環(huán)保效果明顯等優(yōu)勢(shì)，該裝置的成功應(yīng)用，符合當(dāng)前國(guó)家提出的“減量化、再利用、資源化”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的要求，對(duì)合成氨工業(yè)的發(fā)展具有重要的參考價(jià)值，是一項(xiàng)值得推廣應(yīng)用的節(jié)能新技術(shù)。

（六）無露點(diǎn)腐蝕水熱媒煙氣低溫余熱回收技術(shù)

主要為煙氣低溫余熱的回收，天津石化采用一新型煙氣低溫余熱回收技術(shù)。由于采用了一種新型煙氣余熱回收技術(shù)，8臺(tái)加熱爐的平均熱效率由88%提高到了92%，這種新型技術(shù)叫做無露點(diǎn)腐蝕水熱媒技術(shù)。

在石化企業(yè)中各種加熱爐是重要耗能設(shè)備，約占全廠能耗的30％～60％，其中采用各種余熱回收設(shè)備（如空氣預(yù)熱器、省煤器等）回收煙氣低溫余熱，降低加熱爐排煙溫度是最有效的節(jié)能手段。各種煙氣余熱回收設(shè)備受低溫露點(diǎn)腐蝕問題困擾，難以長(zhǎng)周期、安全、高效運(yùn)行，也難以適應(yīng)加熱爐燃料、負(fù)荷、工藝參數(shù)變化等。利用帶壓除氧水作為熱媒（中間熱載體），設(shè)置一個(gè)封閉或開放式熱交換系統(tǒng)，回收煙氣中余熱，預(yù)熱加熱爐助燃空氣、余熱鍋爐汽包上水或工藝介質(zhì)。通過一套簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)控制手段，使與煙氣換熱的熱媒水進(jìn)口溫度在煙氣露點(diǎn)溫度之上，從而徹底避免了露點(diǎn)腐蝕。?

它將需要進(jìn)行熱交換的冷、熱介質(zhì)徹底分開，設(shè)備具有布置靈活，占地面積小、改造工作量小等優(yōu)點(diǎn)；使用壽命超過8年，滿足了設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行要求。水熱媒系統(tǒng)雖然增設(shè)了熱水循環(huán)泵，但取消了引風(fēng)機(jī)，降低了運(yùn)行費(fèi)用。水熱媒余熱回收設(shè)備采用模塊化箱式結(jié)構(gòu)，水熱媒余熱回收設(shè)備受熱面積灰是'干灰'，管排順排布置，避免積灰搭橋，有利于清灰。?

（七）熱管余熱回收技術(shù)

 

熱管是一種新型、高效的傳熱元件，其內(nèi)部是靠工質(zhì)循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱量傳遞，它的當(dāng)量熱導(dǎo)率可達(dá)金屬的103--104倍。以熱管為傳熱元件的熱管換熱器較其他型式換熱器具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在利用熱能、回收廢熱、節(jié)約原料、降低成本等方面，特別適用于中低溫的余熱回收，廣泛應(yīng)用于鍋爐余熱回收，取得了明顯的節(jié)能效果?

1、熱管的工作原理

熱管是一個(gè)封閉系統(tǒng)，由管殼、吸液芯和工質(zhì)組成(如圖1所示)。管殼通常由金屬制成，兩端焊有端蓋，管殼內(nèi)壁裝有一層由多孔性物質(zhì)構(gòu)成的管芯(若為重力式熱管則無管芯)，管內(nèi)抽真空后注入某種工質(zhì)，然后密封。熱管利用工質(zhì)相變的物理過程，以潛熱的形式傳遞熱量。當(dāng)熱管的蒸發(fā)段被加熱時(shí)，管內(nèi)的工質(zhì)吸收潛熱被蒸發(fā)，變成蒸汽，壓力增大后沿中間通道流向另端，蒸汽在冷凝段接觸到冷的吸熱芯表面，冷凝成液體并放出潛熱；工質(zhì)在蒸發(fā)段蒸發(fā)時(shí)，其汽液交界面下凹，形成許多彎月形液面，產(chǎn)生毛細(xì)壓力，液態(tài)工質(zhì)在管芯毛細(xì)壓力和重力等的同流動(dòng)力作用下義返同蒸發(fā)段，繼續(xù)吸熱蒸發(fā)，如此循環(huán)往復(fù)，工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝便把熱最不斷地從熱端傳遞到冷端。?

2、熱管余熱鍋爐的工作原理

熱管余熱鍋爐與常規(guī)余熱鍋爐相比，前者更具有明顯的優(yōu)越性，其體積緊湊，傳熱效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，更重要的是如果單根熱管破壞不影響設(shè)備運(yùn)行，提高了設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性。不論是采用高溫?zé)峁芸諝忸A(yù)熱器方式還是采用高溫?zé)峁苷羝l(fā)生器方式，煙氣溫度可將至200℃以下，這對(duì)大型加熱爐的熱回收率的提高有很大意義。

國(guó)內(nèi)外許多加熱爐采用了熱管余熱鍋爐和熱管空氣預(yù)熱器相結(jié)合的流程來回收煙氣的高溫余熱。即首先將高溫?zé)煔馔ㄟ^熱管余熱鍋爐降至500—600℃溫度范圍。產(chǎn)生1.9—3MPa的蒸汽，降溫后的煙氣通過熱管空氣預(yù)熱器將空氣預(yù)熱至250℃，煙氣溫度降至300℃以下進(jìn)入熱管省煤器，將105℃的脫氧水加熱至250℃左右。煙氣溫度降至300℃以下，經(jīng)引風(fēng)機(jī)送至煙囪排放。這種流程的優(yōu)越性在于，熱管余熱鍋爐可以以較少的設(shè)備投資回收煙氣高溫部分的余熱，所產(chǎn)生的蒸汽如果可以外銷則在極短的時(shí)間內(nèi)收凹投資，空氣通過預(yù)熱器可以加熱至300℃以上，一次能耗可以節(jié)約14％-18％，這是最合算的流程，如果采用蒸汽透平發(fā)電，再將背壓蒸汽外銷，也是一種經(jīng)濟(jì)效益很好的方案。熱管空氣預(yù)熱器和熱管省煤器可以在較低的條件下充分發(fā)揮其傳熱效率高和體積緊湊的特點(diǎn)

（八）變熱器余熱回收技術(shù)

吸收式變熱器是國(guó)外近年發(fā)展的一種低溫?zé)峄厥绽眉夹g(shù)。通過變熱器將低溫?zé)?/span>(如90℃熱水)轉(zhuǎn)化為兩部分,一部分轉(zhuǎn)化為較高溫位的熱量，用作加熱熱源;一部分降質(zhì)為廢棄的低溫?zé)崃?通過冷卻排棄。我國(guó)已將變熱器技術(shù)列入高科技研究項(xiàng)目,研究的焦點(diǎn)是選用合適的工質(zhì),其難點(diǎn)是制取200℃左右的熱量。目前普遍認(rèn)為以含TFE(2,2,22三氟乙醇)?的混合物作為工質(zhì)較適宜。制取150℃熱量的變熱器在目前吸收制冷技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)即可實(shí)現(xiàn)。中國(guó)石化集團(tuán)公司某橡膠廠已開展了變熱器的工程應(yīng)用實(shí)驗(yàn),低溫?zé)崴疁囟忍岣?0～40?℃,取得了滿意效果。?四、結(jié)論和建議

國(guó)內(nèi)外低溫余熱回收技術(shù)方興來艾，雖然目前還存在一些需要完善和提高的問題，但實(shí)踐證明它有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。在回收利用低溫余熱過程中要注意以下幾個(gè)問題：

1、余熱回收利用不但需要投入資金，而且要增加運(yùn)行管理環(huán)節(jié)。因此，企業(yè)的注意力首先應(yīng)放在應(yīng)用新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)，新材料方面，盡量減少余熱的排出量，達(dá)判節(jié)能的目的。如果一個(gè)企業(yè)不去考慮提高設(shè)備的運(yùn)行效率，而靠回收損失能量來減少能源消耗，是不合適的，是本末倒置。同樣，余熱回收也要講究實(shí)效。

2、挖掘低溫?zé)嵩?重點(diǎn)做好生產(chǎn)裝置80?℃以上冷卻物流熱量的回收。生產(chǎn)裝置要考慮取熱工程的切實(shí)可行并確保安全可靠。

3、低溫余熱的回收利用必須考慮系統(tǒng)內(nèi)用能的優(yōu)化匹配。優(yōu)先考慮用于本裝置然后再考慮用于其它裝置。在低溫余熱量很大情況下，就要打破裝置、車間的操作管理界限，實(shí)行聯(lián)合用能，實(shí)現(xiàn)總體優(yōu)化匹配。

4、在制定低溫余熱利用技術(shù)方案時(shí)，要根據(jù)資源的特點(diǎn)和回收效益來選擇利用的形式。除在一些特定條件下采用升級(jí)利用的措施，一般應(yīng)優(yōu)先采用同級(jí)利用的措施，而且盡量考慮在回收和利用之間距離短和時(shí)間上一致。一般有三種方案:純供熱型;供熱-制冷聯(lián)合型和供熱-制冷-發(fā)電型。

5、開發(fā)低溫?zé)嵘?jí)利用的新技術(shù),如開發(fā)吸收式變熱器技術(shù),提高溫位,便于利用。