我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀

1、我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀大綱：工業(yè)張開帶來了巨大的污染，工業(yè)余熱的利用是節(jié)能減排的重要環(huán)節(jié)。工業(yè)余熱的資源特點(diǎn)，歸納了工業(yè)余熱的利用方式，中國當(dāng)前低溫工業(yè)余熱技術(shù)，業(yè)余熱利用中存在的問題?？偨Y(jié)出當(dāng)前應(yīng)該大力張開利用低溫余熱技術(shù)。本文主要介紹了以及解析了工重點(diǎn)詞：工業(yè)余熱；低溫余熱利用技術(shù)；節(jié)能減排0序言工業(yè)部門余熱資源總量極為豐富，“十二五時(shí)期可以開發(fā)利用的潛力高出1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤?！笆迨俏覈?jié)能減排承前啟后的重點(diǎn)時(shí)期，國務(wù)院和有關(guān)部委已就節(jié)能減排工作作出全面的決策部署，明確提出單位GDP能耗降低16%左右、單位GDP二氧化碳排放降低17%左右、規(guī)模以上工業(yè)增加值能耗降低21%

2、左右等多項(xiàng)節(jié)能減排目標(biāo)。工業(yè)部門能源開銷約占全國能源開銷的70%。當(dāng)前余熱利用最多的國家是美國，它的利用率到達(dá)60%，歐洲的到達(dá)50%，我國30%。就余熱利用來看，我國還有很大的利用空間。中、高溫余熱發(fā)電已經(jīng)形成了比較齊全的產(chǎn)業(yè)，而低溫余熱發(fā)電那么方才開始。工業(yè)余熱資源特點(diǎn)工業(yè)耗資的能源部門品種包括原煤、洗煤、焦炭、油品、天然氣、熱力、電力等。工業(yè)余熱資源特點(diǎn)主要有：多形態(tài)、分別性、行業(yè)分布不均、資源質(zhì)量較大差異等特點(diǎn)。對(duì)鋼鐵、水泥、玻璃、合成氨、燒堿、電石、硫酸行業(yè)余熱資源的檢查解析結(jié)果顯示，上述工業(yè)行業(yè)余熱資源量豐富，綜合考慮行業(yè)現(xiàn)狀與張開趨勢，這約占這7個(gè)工業(yè)行業(yè)能源開銷總量的1/3?！?/p>

3、十二五時(shí)期，7個(gè)工業(yè)行業(yè)余熱資源總量高達(dá)3.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2021年關(guān)，余熱資源開發(fā)利用總量折合為8791萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。其中，余熱資源開發(fā)利用量高出1000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的有鋼鐵、合成氨、硫酸、水泥4個(gè)行業(yè)，分別為3560萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、2450萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、1244萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、1124萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。從余熱資源的行業(yè)分布來看，上述7個(gè)工業(yè)行業(yè)中，鋼鐵、水泥、合成氨行業(yè)的余熱資源量位居前三，分別為億噸標(biāo)準(zhǔn)煤、9300萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、3454萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占這7個(gè)工業(yè)行業(yè)余熱資源總量的比重分別為50.3%、27.3%、10.2%；硫酸、電石、燒堿、玻璃余熱資源總量那么較少，分別為1940萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、1408萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤

4、、495萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、311萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，合計(jì)占7個(gè)工業(yè)行業(yè)余熱資源總量的122%。我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀從工業(yè)余熱資源的地區(qū)分布來看，“十二五時(shí)期，上述7個(gè)工業(yè)行業(yè)余熱資源可開發(fā)利用潛力居前六位的地區(qū)是河北、江蘇、山東、遼寧、山西、河南，分別為1507萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、680萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、664萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、530萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、419萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、361萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。從余熱資源的本源來看，可分為高溫?zé)煔夂屠鋮s介質(zhì)等六類，其中高溫?zé)煔庥酂岷屠鋮s介質(zhì)余熱占比最高，分別占50%和20%，而其他本源分別是廢水、廢氣余熱占11%，化學(xué)反應(yīng)余熱8%，可燃廢氣、廢液和廢料余熱7%，高溫產(chǎn)品和爐渣的余熱4%。從余熱資源品位來看，

5、約46%為400及以上的高質(zhì)量余熱資源，其他約54%那么為400以下的中低質(zhì)量余熱資源。從余熱量占各行業(yè)燃耗量的比率來看，建材行業(yè)的余熱占燃耗量的比率最大，約占40%，其他各行業(yè)的余熱資源也豐富。各行業(yè)余熱資源在該行業(yè)的燃耗量的比比以下表1-1：表1-1各行業(yè)余熱占該行業(yè)燃耗量的比率行業(yè)余熱資源本源占燃料耗資量的比率冶金軋鋼加熱爐、均熱爐、平爐、轉(zhuǎn)爐高爐、焙燒窯等33%以上化學(xué)反響熱，如造氣、變換氣、合成氣等的物理顯化工15%以上熱；可燃燒熱，如炭黑尾氣、電石氣等的燃料熱建材高溫?zé)煔?、窯頂冷卻、高溫產(chǎn)品等約40%玻糖玻璃窯爐、搪瓷窯、坩堝窯等約20%造紙洪缸、蒸鍋、廢氣、黑液等約15%紡織烘干

6、機(jī)、漿紗機(jī)、蒸煮爐等約15%機(jī)械鍛造加熱爐、沖天爐、熱辦理爐及汽錘排氣等約15%工業(yè)余熱利用技術(shù)工業(yè)余熱資源本源于工業(yè)生產(chǎn)中各種爐窖、余熱利用裝置和化工過程中的反響等。這些余熱能源經(jīng)過必然的技術(shù)手段加以利用，可進(jìn)一步變換成其他機(jī)械能、電能、熱能或冷能等。利用不相同的余熱回收技術(shù)回收不相同溫度品位的余熱資源對(duì)降低企業(yè)能耗,實(shí)現(xiàn)我國節(jié)能減排、環(huán)保張開戰(zhàn)略目標(biāo)擁有重要的現(xiàn)實(shí)意義。余熱溫度范圍廣、能量載體的形式多樣，又由于所處環(huán)境和工藝流程不相同及場所的固有我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀條件的限制，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(jī)等。依照佘熱的溫度范圍，可以將當(dāng)前的

7、工業(yè)余熱技術(shù)分為中高溫余熱回收技術(shù)和低溫回收技術(shù)。中高溫回收技術(shù)主要有三種技術(shù)：余熱鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)、高溫空氣燃燒技術(shù)。低溫回收技術(shù)主要有有機(jī)工質(zhì)空肯循環(huán)發(fā)電、熱泵技術(shù)、熱管技術(shù)、溫差發(fā)電技術(shù)、熱聲技術(shù)。從當(dāng)前工業(yè)余熱現(xiàn)狀來看，高溫余熱回收技術(shù)已經(jīng)在我國的鋼鐵、水泥、冶金等行業(yè)廣泛應(yīng)用。但除了高溫余熱外，還有大量的低溫工業(yè)余熱未獲取利用，我國我國對(duì)于低溫余熱的利用還處于試一試和張開階段,低溫余熱回收技術(shù)不可以熟,以致這局部余熱多直接排向環(huán)境，造成了巨大的能源浪費(fèi)。所以，本文重視歸納低溫余熱回收技術(shù)。有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)3.1有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的原理有機(jī)朗肯循環(huán)是將熱能變換為機(jī)械能的系統(tǒng)

8、，與老例的蒸汽發(fā)電裝置的熱力循環(huán)原理相似，但有機(jī)工質(zhì)低溫?zé)岚l(fā)電不是用水作工質(zhì)，而是用有機(jī)物為工質(zhì)的朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),其工作原理如圖4-1所示。系統(tǒng)由蒸發(fā)器、透平、冷凝器和工質(zhì)泵四全局部組成,有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)器中從低溫?zé)崃髦形崃?生成具必然壓力和溫度的蒸汽,蒸汽推動(dòng)透平機(jī)械做功,從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)或拖動(dòng)其他動(dòng)力機(jī)械。從透平機(jī)排出的有機(jī)蒸汽在冷凝器中向冷卻水放熱,凝結(jié)成液態(tài),最后借助工質(zhì)泵重新回到蒸發(fā)器,這樣不斷地循環(huán)下去。圖3-1有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電原理圖有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)采用有機(jī)工質(zhì)如R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷等作為循環(huán)工質(zhì)的發(fā)電

9、系統(tǒng)，由于有機(jī)工質(zhì)在較低的溫度下就能氣化產(chǎn)生較高的壓力，推動(dòng)渦輪機(jī)透平機(jī)做功，故有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可以在煙氣溫度200左右，水溫在80左右實(shí)現(xiàn)有利用價(jià)值的發(fā)電。當(dāng)前，對(duì)低溫?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：工質(zhì)的熱力學(xué)特點(diǎn)和環(huán)保性能；混雜工質(zhì)的應(yīng)用；熱力循環(huán)的優(yōu)化等。外國有機(jī)朗肯循環(huán)低溫?zé)岚l(fā)電技術(shù)主要應(yīng)用于地?zé)岚l(fā)電，但將來可能應(yīng)用于太陽能熱電、工業(yè)余熱、生物質(zhì)能和海洋溫差能等。當(dāng)前美國、法國等國的余熱發(fā)電技術(shù)的最低溫度是80，我國自主研發(fā)的低溫發(fā)電機(jī)組，通過提升熱電變換介質(zhì)的性能，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了最低發(fā)電溫度為60能實(shí)現(xiàn)牢固發(fā)電。3.2有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)國內(nèi)外研究案例國內(nèi)外對(duì)于低溫?zé)?/p>

10、能利用的研究主要開始于20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)時(shí)期。其中，有年，機(jī)物朗肯循環(huán)的研究和應(yīng)用最為廣泛。早在1924就有人開始研究采用二苯醚作為工質(zhì)我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀的有機(jī)物朗肯循環(huán)。到當(dāng)前為止，全球已有2OOO多套ORC裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)，而且有十幾家生產(chǎn)制造企業(yè)，生產(chǎn)出單機(jī)容量為14000kW的ORC發(fā)電機(jī)組。有機(jī)工質(zhì)低溫發(fā)電設(shè)備的制造及生產(chǎn)在國內(nèi)還是一個(gè)空白。清華大學(xué)柯玄齡、梁秀英等在這方面進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究,并研制出產(chǎn)品,應(yīng)用于工程實(shí)踐。近來幾年來,浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)習(xí)等主要對(duì)有機(jī)工質(zhì)和熱力循環(huán)進(jìn)行了必然的研究，但整體來說國內(nèi)對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用工作較少，所以張開這方面的研究工作

11、是很有意義的。國內(nèi)外對(duì)低溫余熱朗肯循環(huán)系統(tǒng)做了大量的研究，其研究案例見表4.1，表3.1國內(nèi)外低溫余熱回收有機(jī)介質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的研究案例研究單位研究工程工質(zhì)研究溫度年份R143在65150內(nèi)，系統(tǒng)循環(huán)廢熱源驅(qū)動(dòng)的有R134、二苯甲效天津大學(xué)率最高達(dá)11.8%，適合回收150機(jī)朗肯循環(huán)65200等以下的余熱。R718水、R717氨、水和氨的輸出功隨溫度的高升而固定流量R600、R600a、高升，其他隨溫度而降低。熱源工質(zhì)R11、R123、80140西安交通大學(xué)循環(huán)性能解析R141b、條件相同時(shí)，R236a火用效率最高。R235ea、R245ca、R113R718水、熱源條件相同時(shí)，苯為工的ORC

12、加拿大皇家軍流量300kg/s工R717氨、效率最高，最大概24%；丙烷、R290丙烷、100250異丙烷、正庚烷效率根真相同，事學(xué)院質(zhì)循環(huán)性能解析異丙烷、苯、最大概20.8%；氨為18%；水僅為正庚烷、16.8%。R11、R141b、汽車尾氣在有機(jī)R113、R123、北京科技大學(xué)、R236ea、30330R245fa和R245ca更適合作為2021朗肯循環(huán)清華大學(xué)循環(huán)工質(zhì)。的回收研究R245fa、R245ca、R600我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀印度國家火力發(fā)電臺(tái)灣義守大學(xué)意大利米蘭理工大學(xué)臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院140熱源下，工R12(二氟二質(zhì)的循環(huán)性能分氯甲烷)、140析R123、R134a苯、甲苯、

13、對(duì)工質(zhì)的循環(huán)性能二甲苯、分300析R113和R123直鏈?zhǔn)綗N類和非共沸硅氧烷混芳香族烴類、合工質(zhì)和純工質(zhì)全氟化烴、氟的比較代直鏈烴類、硅氧烷類有機(jī)工質(zhì)解析以R123為工質(zhì)的循環(huán)性能最好，依照熱力學(xué)第必然律算出的R123的系統(tǒng)循環(huán)效率可達(dá)25.3%，依照熱力學(xué)第二定律的效率為64.4%。采用對(duì)二甲苯工質(zhì)的循環(huán)熱效率最高,苯最低；對(duì)二甲苯一般適合于回收溫度在300左右的高溫2001廢熱,而R113和R123在回收200的低溫廢熱時(shí)有較好的性能，且R123優(yōu)于R113?；祀s工質(zhì)效率更高在分子中存在氫鍵的流體都不適合作為有機(jī)朗肯循環(huán)的工質(zhì),如水、氨和乙醇等濕流體。工質(zhì)臨2004界溫度對(duì)熱力學(xué)效率有一個(gè)

14、較小的影響。質(zhì)量流量為1/,溫度為300的廢熱,100的微型渦意大利布雷西回?zé)崾轿⑿蜏u輪多甲基硅輪機(jī)中采用多甲基硅氧烷作為工2007亞大學(xué)華北電力大學(xué)電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有機(jī)朗肯循環(huán)研300究氧烷有機(jī)朗肯循環(huán)低R600、R245fa、2,2-二甲基丙溫余熱回收系統(tǒng)烷、R123170的工質(zhì)選擇和苯等14種工質(zhì)質(zhì)可以多產(chǎn)生45的電能,將效率從30%增加到40%。全局部烷類工質(zhì)的熱效率和壓比相對(duì)其他類工質(zhì)較高，而所需質(zhì)量流量遠(yuǎn)小于其他類工質(zhì)，且烷類工質(zhì)環(huán)己烷以其較高的熱效2021率、較低的單位功量質(zhì)量流量和UA等特點(diǎn)，被認(rèn)為是低溫余熱回收系統(tǒng)中較理想的循環(huán)工質(zhì)從表里可以看出，當(dāng)前國

15、內(nèi)外對(duì)低溫余熱發(fā)電的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的理論研究很我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀多，而且重視在烷烴類工質(zhì)對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的研究很多，且針對(duì)工業(yè)余熱不相同溫區(qū)來選擇適于ORC回完工程應(yīng)用的工質(zhì)；混雜工質(zhì)有利于提升ORC循環(huán)的效率而獲取研究者關(guān)注。3.3有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)國內(nèi)外應(yīng)用案例外國ORC系統(tǒng)動(dòng)力回收研究張開較早，上世紀(jì)初始，美國和日本就開始將其應(yīng)用于工程實(shí)踐。當(dāng)前,以色列的低溫廢熱發(fā)電技術(shù)居世界當(dāng)先地位,日本、美國、俄羅斯等在引進(jìn)以色列的廢熱發(fā)電設(shè)備和技術(shù)基礎(chǔ)上,也進(jìn)行了大量的研究工作,并開發(fā)了有機(jī)朗肯循環(huán)余熱鍋爐發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)等,獲取了極其明顯的經(jīng)濟(jì)效益。國際上，以色列素來在研發(fā)及制造低溫?zé)嵩吹挠袡C(jī)朗

16、肯循環(huán)(0rganicRankineCycle，簡稱ORC)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及設(shè)備。國內(nèi)外低溫余熱回收有機(jī)介質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用案例見表4.2，表國內(nèi)外低溫余熱回收有機(jī)介質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用案例工程投入運(yùn)功率/KW熱源溫度/工質(zhì)生產(chǎn)商行時(shí)間比利時(shí)垃圾電站2021年Turboden意大利3000熱水180摩洛哥水泥廠2021年Turboden意大利2000煙氣330日本大岳地?zé)嵴?977年日本三菱重工1000熱水260異丁烷回收煉油廠余熱的ORC系統(tǒng)美國MTI1174110R113中國那曲地?zé)岚l(fā)電站1993年以色列ORMAT1000110異戊烷1981年日本三井造船公日新鋼余熱電廠14000煙

17、氣340司德國Lengfure水泥廠煙氣275余熱發(fā)電站1999年以色列ORMAT1500美國結(jié)合能量公美國柴油機(jī)余熱發(fā)電600300司從表4.2可以看出，國內(nèi)外對(duì)余熱發(fā)電的實(shí)質(zhì)應(yīng)用都在接踵張開。將來余熱發(fā)電是節(jié)能ORC技術(shù)已成功商業(yè)化，涌現(xiàn)出許的一個(gè)大趨勢。外國多ORC設(shè)計(jì)與制造廠商，如以色列ORMAT企業(yè)、意大利Turboden、德國GMK企業(yè)等，GE、三菱等出名葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)也成立了特地的ORC企業(yè)。3.4有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性解析我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀比方某水泥廠余熱發(fā)電站，一條3000噸/天的新式干法水泥生產(chǎn)線，窯頭與窯尾裝備有余熱鍋爐，用的是凝汽式汽輪機(jī)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來

18、收效為每小時(shí)的平均發(fā)電總量為3500kW，參照發(fā)電機(jī)組的真實(shí)規(guī)格，必定用3000kW的汽輪機(jī)組。某工程的總投資數(shù)額高達(dá)60萬元，一年平均運(yùn)轉(zhuǎn)300多天，那么1年的發(fā)電總量可到達(dá)2270萬kWh。這種情況下和采用標(biāo)準(zhǔn)煤生產(chǎn)相比，可以節(jié)約1.3萬噸的煤，減少約2.2萬噸二氧化碳的排放量，爾后除去系統(tǒng)自己耗資電量的10%，那么每年供電量可以到達(dá)1905萬kWh，而1噸熟料的發(fā)電能力可以到達(dá)。對(duì)照之下，應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)來發(fā)電，整個(gè)發(fā)電系一致共投資1962萬元，外界購電價(jià)格依照0.5元/kWh進(jìn)行計(jì)算，除去余熱電站供電所開銷的本錢，那么每噸熟料的本錢大概能下降元，進(jìn)一步降低了水泥工業(yè)生產(chǎn)本錢，提升

19、企業(yè)在市場上的競爭力。以某冷卻塔低溫余熱利用系統(tǒng)用于發(fā)電為例，扣除泵的耗功后，1t熱水的發(fā)電量為，每年依照7000h計(jì)算，那么年發(fā)電量為，電價(jià)按0.5元計(jì)算，年經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)35萬元，相當(dāng)于減少CO2排放量650t，經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益明顯。隨著國家節(jié)能減排力度不斷加碼，水泥余熱發(fā)電工程的魅力日益明顯。預(yù)計(jì)，到2021年，我國余熱余壓發(fā)電要實(shí)現(xiàn)新增裝機(jī)2000萬千瓦。依照每千瓦造價(jià)5000元計(jì)算，“十二五時(shí)期水泥余熱余壓發(fā)電將形成1000億元投資規(guī)模。結(jié)論：固然純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的投資特別高，但在短短幾年中根本上可回收本錢，可以說成立出低溫余熱電站，既能變廢為寶，充分利用能源，降低對(duì)環(huán)境的污染，又能增

20、加企業(yè)受益，可謂兩全其美。熱泵技術(shù)4.1熱泵技術(shù)的原理熱泵就是在兩個(gè)熱源之間工作，耗資必然的功W，使低溫?zé)嵩垂?yīng)熱量Q1，在高溫?zé)嵩刺帿@取熱量Q2，亦即以耗資少量高質(zhì)能為代價(jià),到達(dá)提升溫位以利于利用。熱泵大概分兩類：一是蒸汽壓縮式；二是吸取式，后者是熱泵的主流。壓縮式熱泵由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)、節(jié)流裝置及水源、熱水側(cè)管路等局部組成。壓縮式熱泵由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)、節(jié)流裝置及水源、熱水側(cè)管路等局部組成。機(jī)械壓縮式熱泵系統(tǒng)的工作過程以下：低佛點(diǎn)工質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器時(shí)蒸發(fā)成蒸汽，此時(shí)從低溫位處吸取熱量，來自蒸發(fā)器的低溫低壓蒸汽，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后升溫升壓，到達(dá)所需溫度和壓力的蒸汽流經(jīng)冷凝器，在冷凝器中

21、，將從蒸發(fā)器中吸取的熱量和壓縮機(jī)耗功所相當(dāng)?shù)哪蔷植繜崃颗懦?。放出的熱量就傳達(dá)給高溫?zé)嵩矗蛊錅匚惶嵘?。蒸汽冷凝降溫后變成液相，流?jīng)節(jié)流閥膨脹后，壓力連續(xù)下降，低壓液相工質(zhì)流入蒸發(fā)器，由于沸點(diǎn)低，所以很簡單從周圍環(huán)境吸取熱量而再蒸發(fā)，又形成低溫低壓蒸汽，依此不斷地進(jìn)行重復(fù)循環(huán)。吸取式熱泵是利用工質(zhì)的吸取循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱泵功能的一類裝置，它采用熱能直接驅(qū)動(dòng)，而我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀不是依靠電能、機(jī)械能等其他資源。溴化鋰吸取式熱泵機(jī)組回收利用低溫?zé)嵩?如廢熱水)的熱能，制取所需的工藝或采暖用高溫?zé)崦?，?shí)現(xiàn)從低溫向高溫輸送熱能的設(shè)備，它以低溫?zé)嵩礊轵?qū)動(dòng)熱源，在采用低溫冷卻水的條件下，制取比低溫?zé)嵩礈囟雀叩臒崦?/p>

22、。它與第一類溴化鋰吸取式熱泵機(jī)組的差異在于，它不需要更高溫度的熱源來驅(qū)動(dòng)。但需要較低溫度的冷卻水。4.2熱泵技術(shù)的特點(diǎn)我國好多行業(yè)對(duì)熱源的需求溫度多集中在75200之間，且存在著低溫余熱大量浪費(fèi)的情況，可以把熱能由低溫位熱源轉(zhuǎn)移到高溫位熱源的中高溫?zé)岜眉夹g(shù)有著巨大的應(yīng)用空間。對(duì)高溫?zé)岜玫难芯慷嗉性谶m合工質(zhì)的選擇和制熱效率提升這兩個(gè)方面。對(duì)高溫?zé)岜玫难芯慷嗉性谶m合工質(zhì)的選擇和制熱效率提升這兩個(gè)方面。全球有高出1.3億臺(tái)熱泵機(jī)組在正常運(yùn)轉(zhuǎn),總供熱量高出了4.7E+10GJ/年,當(dāng)前,工業(yè)熱泵主要應(yīng)用在釀造、紡織、木材、食品加工、石油化工、海水淡化、熱電以及冶金等領(lǐng)域。在外國,利用吸取式熱泵系統(tǒng)

23、回收余熱技術(shù)的研究已有多年的張開。在溴化鋰吸取式制冷技術(shù)上我國已經(jīng)積累了雄厚的技術(shù)基礎(chǔ),但在吸取式熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)上還比較落后。4.3熱泵技術(shù)國內(nèi)外的研究案例早在20世紀(jì)80年代，日本大型節(jié)能技術(shù)研究開發(fā)工程工程就把高溫?zé)岜昧腥肓酥攸c(diǎn)研究方向之一，該工程總的目標(biāo)是將制熱性能系數(shù)COP提升到68，出口熱水溫度提升到150300。在美國IEA熱泵中心和IIR的熱泵張開方案以及歐洲大型熱泵研究方案中，中高溫?zé)岜眉夹g(shù)都是研究的重點(diǎn)。2007年太原理工大學(xué)依照山西某熱電廠冷凝抽汽工況條件設(shè)計(jì)了基于單效吸取式熱泵機(jī)組的新式熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。改造后的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)統(tǒng)在原有汽輪機(jī)抽汽量不變的條件下回收汽輪機(jī)冷凝余

24、熱實(shí)質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)工況優(yōu)異,實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)供熱負(fù)荷增大、熱電廠一次能源利用率提升、節(jié)能減排的目標(biāo),經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。,大慶石油學(xué)院結(jié)合油田的實(shí)質(zhì)情況,經(jīng)過對(duì)油田污水熱源和油田用熱要求的解析了,商議采用單效第一類吸取式熱泵為油田的生產(chǎn)過程供熱的可行性、節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益。清華大學(xué)2021年提出了基于Co-ah循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱方法,其中對(duì)熱電廠的冷凝余熱利用雙效吸取熱泵機(jī)組配合單效吸取熱泵機(jī)組的方式,其設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)依靠熱電廠冷凝乏汽、冷凝余熱及汽輪機(jī)抽汽并以此對(duì)熱網(wǎng)回水進(jìn)行升溫。4.4熱泵技術(shù)國內(nèi)外的應(yīng)用案例美國B.C.L.(BattdleClumberLabs)與A.C.企業(yè)(AdolphcoocC

25、ompange)合作,共同研發(fā)出較為完滿的吸取式AHT系統(tǒng),1983年已能規(guī)?；a(chǎn),并將它用于回收煉油廠中汽提塔和蒸館塔塔頂蒸汽的冷凝余熱,以及造紙廠制漿工藝和食品加工過程中泄漏蒸汽的余熱。我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀1981年以來,日本的三洋企業(yè)已為日本和全球各地成立了20套大型吸取熱泵裝置,部分機(jī)組已成功運(yùn)轉(zhuǎn)十年以上。同時(shí)在日本的千葉工廠,已將吸取式熱泵裝置集成于橡膠裝置中的凝聚釜頂廢熱的回收系統(tǒng)中,而且獲取了優(yōu)異的收效,據(jù)記錄其改造投資回收期只有15年。遼河油田曙光采油廠曙五結(jié)合站采用高溫?zé)岜眉夹g(shù)!以清華大學(xué)研發(fā)的HTR01為工質(zhì)，從5640m3/d的含油污水(溫度為71)中提取2797KW的

26、熱量,將2355m3/d、53的進(jìn)站原油加熱到85。機(jī)組自2021年投產(chǎn)以來，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，熱泵機(jī)組總耗電折合人民幣192.37萬元，產(chǎn)生的加熱收效相當(dāng)于過去耗資價(jià)值1053萬元燃油或690.74萬元天燃?xì)獾募訜崾招?，?jīng)濟(jì)效益明顯。云駕嶺煤礦等就以1820礦井涌水和2040的坑口電廠凝氣冷卻水為熱源，采用高溫?zé)岜煤偷蜏責(zé)岜媒Y(jié)合：高溫?zé)岜卯a(chǎn)生的7075的熱水作為礦區(qū)地面建筑冬季采暖，低溫?zé)岜媚敲串a(chǎn)生60左右的熱水用于井筒保平易職工浴室噴淋。采用熱泵技術(shù)以來，礦區(qū)每年節(jié)約煤炭耗資40005000t，減排CO21200014000t,節(jié)能減排收效特別明顯.熱管技術(shù)5.1熱管技術(shù)的原理以熱管作為傳熱元件的

27、廢熱鍋爐稱為熱管式廢熱鍋爐，由外筒體、內(nèi)筒體、飽和汽包、熱管四局部組成。工作時(shí)廢氣或工藝氣由上部進(jìn)入，經(jīng)外筒體和內(nèi)筒體環(huán)隙流動(dòng)，經(jīng)熱管換熱后氣體由下部流出；水由內(nèi)筒體下部進(jìn)入，經(jīng)熱管加熱后，進(jìn)汽包，汽水分別后，產(chǎn)生飽和蒸汽，并網(wǎng)或直接使用。5.2熱管技術(shù)的特點(diǎn)熱管的二次間壁換熱特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)安全、可靠及長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保證。熱管的熱流變換及自吹灰特點(diǎn)是防范工業(yè)上換熱設(shè)備露點(diǎn)腐化及灰塵擁堵的重要技術(shù)保證。熱管的均溫?zé)嵴媳渭胺謩e式熱管技術(shù)的完滿,將可能解決化學(xué)反響器中溫度分布不平均、反響過程偏離最正確反響溫度的弊端、石油裂解中由于管壁溫度不平均而出現(xiàn)的過熱分解以及核反響堆安全殼體的散熱等等問題。液態(tài)金

28、屬熱管的出現(xiàn)及資料價(jià)格的下降,可實(shí)此刻超高溫反響設(shè)備中實(shí)現(xiàn)連續(xù)取熱。5.3熱管技術(shù)的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀早在1942年，Gauler就曾提出熱管的原理。1962年，L.Trefethen再次提出近似于Gauler的傳熱元件，但因故未能推行。直到1964年，Grover等人獨(dú)立地提出了近似于Gauler傳熱元件，而且取名熱管，此后吸引了好多的科學(xué)技術(shù)工作者從事熱管研究，使熱管得的到了很快的張開。熱管自件,但作為一項(xiàng)傳熱技術(shù),1964年正式在美國創(chuàng)立問世那么仍處于張開階段。,到此刻已有50年的歷史,常作為一種傳熱元我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀我國的熱管技術(shù)開發(fā)研究一開始有明確為工業(yè)化效勞的目標(biāo),所以重點(diǎn)在于開發(fā)

29、碳鋼水熱管換熱器。經(jīng)過多年的努力,我國的熱管技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用已處于國際先進(jìn)水平。當(dāng)前-,氣-氣熱管換熱器、熱管蒸汽發(fā)生器等熱管節(jié)能產(chǎn)品已廣泛用于冶金、石油、化工、動(dòng)力及陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域。半導(dǎo)體溫差發(fā)電6.1半導(dǎo)體溫差發(fā)電原理溫差發(fā)電器是一種基于塞貝克效應(yīng)，直接將熱能轉(zhuǎn)變成電能的熱電變換器件。1982年，德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)了溫差電流現(xiàn)象，即兩種不相同金屬組成的回路中，假設(shè)兩種金屬結(jié)點(diǎn)溫度不相同，該回路中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)溫差電動(dòng)勢。由于資料的限制，熱電能量變換的效率很低，所以很少能在工程技術(shù)上獲取實(shí)質(zhì)應(yīng)用。20世紀(jì)五十年代此后，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)引起了世界范圍內(nèi)的極大關(guān)注。圖

30、6-1溫差電池表示圖如圖6-1所示，將端置于高溫，處于低溫端的即可獲取電動(dòng)勢式中：為賽貝拉系數(shù)，其單位是V/K。是由資料自己的電子能帶結(jié)構(gòu)決定的。半導(dǎo)體溫差發(fā)電的特點(diǎn)半導(dǎo)體溫差發(fā)電是一種新式的發(fā)電方式，擁有體積小，無噪音和有害物質(zhì)排放，壽命長，可靠性高，性能牢固，安全無污染等一系列優(yōu)點(diǎn)，吻合綠色環(huán)保的要求。而且溫差發(fā)電不受溫度的限制，有溫差存在就能發(fā)電，選擇適合的半導(dǎo)體資料種類，可以在很寬的溫度范圍內(nèi)300K-1400K利用熱能。特別適合低品位熱源的回收利用。溫差發(fā)電作為一種熱電能量直接變換方式，與現(xiàn)行的機(jī)電變換系統(tǒng)對(duì)照，變換過程中不需要機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，不需要附加的驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，沒有震動(dòng)和噪聲

31、。但是由于碰到熱點(diǎn)變換效率的限制當(dāng)前一般不高出14%，遠(yuǎn)低于一般發(fā)電機(jī)40%的效率和本錢的限制，溫差電技術(shù)除了在航天和軍事等尖端技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用外，很少用于工業(yè)和民間。當(dāng)前國內(nèi)外對(duì)半導(dǎo)體溫差發(fā)電的研究主要在半導(dǎo)體熱點(diǎn)資料、熱點(diǎn)變換效率的提升等方面。主要在太陽能、汽車尾氣、低溫冷能利用方面有所應(yīng)用。相信半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)會(huì)在將來有更廣泛的應(yīng)用。半導(dǎo)體溫差發(fā)電的國內(nèi)外研究案例最早的溫差發(fā)電機(jī)于1942年由前蘇聯(lián)研制成功，發(fā)電效率為1.5%2%。從20世紀(jì)六十年代開始陸續(xù)有一批溫差發(fā)電機(jī)成功用于航天軍事等領(lǐng)域。近來幾年隨著技術(shù)的張開，半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀研究單位研究內(nèi)

32、容年份哈爾濱工業(yè)大學(xué)改良熱點(diǎn)摸塊設(shè)計(jì)以提升溫差發(fā)電器熱點(diǎn)變換效率2000西安交通大學(xué)半導(dǎo)體熱電堆的發(fā)電問題2001浙江大學(xué)熱電式微電源的研究現(xiàn)狀2005中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)低溫下半導(dǎo)體熱點(diǎn)資料發(fā)電性能的研究2004廣州工業(yè)大學(xué)太陽能溫差發(fā)電系統(tǒng)的熱電性能解析2021中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)溫差發(fā)電的熱力過程研究和資料的賽貝克系數(shù)測定2005南京航空航天大學(xué)基于余熱回收的半導(dǎo)體熱電模型2021中南大學(xué)半導(dǎo)體溫差發(fā)電在工業(yè)余熱利用中的可行性解析2021河南省科學(xué)院能源研究所從不可以逆過程熱力學(xué)的角度出發(fā)，推導(dǎo)出了穩(wěn)態(tài)條件下的半導(dǎo)體溫差發(fā)電性能的根本表述方程，并進(jìn)一步解析推導(dǎo)了循環(huán)效率與資料優(yōu)值系數(shù)ZT之間的函

33、數(shù)關(guān)系及其影響。首次獲取了低溫半導(dǎo)體熱電堆內(nèi)部溫度場在發(fā)電循環(huán)成立后可以到達(dá)平衡狀態(tài)的時(shí)間域6秒，以及冷端溫度對(duì)系統(tǒng)牢固性的影響。哈爾濱工業(yè)大學(xué)胥大川針對(duì)溫差電變換效率低這個(gè)問題，談?wù)摿巳绾胃牧紵狳c(diǎn)摸塊的設(shè)計(jì)，以提升溫差發(fā)電器的性能，促進(jìn)溫差發(fā)電器在實(shí)質(zhì)中的應(yīng)用。西安交通大學(xué)陳浩在國內(nèi)首次研究了半導(dǎo)體熱電堆的發(fā)電堆的發(fā)點(diǎn)問題，提出了求解的方法和解析的公式，為國內(nèi)溫差發(fā)電的設(shè)計(jì)供應(yīng)了理論和實(shí)驗(yàn)依照。半導(dǎo)體溫差發(fā)電的國內(nèi)外應(yīng)用案例廈門納米克熱電電子自2001年起開始自主研發(fā)半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)，經(jīng)過三年多的努力，成功研發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的模塊產(chǎn)品。其耐溫性能、疲倦性能、等均到達(dá)國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，而制造

34、本錢僅為外國同類廠商的的20%。輸出功率在我國的西氣東輸工程中，直徑高出3m的輸氣管道總長度到達(dá)6000km。為此我國研制以天然氣為燃料的熱電發(fā)電器，它將作為輸氣管道陰極保護(hù)電源應(yīng)用在西氣東輸工程。熱聲技術(shù)熱聲技術(shù)的原理熱聲效應(yīng)是由熱在彈性介質(zhì)常為高壓惰性氣體中引起聲學(xué)自激振蕩的物理現(xiàn)象。熱聲效應(yīng)可分為兩類：一類用熱能來產(chǎn)生聲波，即熱致聲效應(yīng)；另一種是用聲波來產(chǎn)生制冷效應(yīng)，即聲致冷效應(yīng)。我國工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀熱聲技術(shù)的特點(diǎn)熱聲技術(shù)應(yīng)用的范圍相當(dāng)廣泛，將來會(huì)給整個(gè)能源工業(yè)帶來很大的影響，它的簡單、環(huán)保、節(jié)能高效的特點(diǎn)吻合此刻時(shí)代的需求。熱聲技術(shù)近十幾年來的研究已經(jīng)獲取了飛速張開作為發(fā)動(dòng)機(jī)，其變換效

35、率已到達(dá)30%以上，完好可以同內(nèi)燃機(jī)變換效率在25%40%之間相媲美；作為制冷劑，完好無運(yùn)動(dòng)部件的熱聲驅(qū)動(dòng)脈沖管制冷機(jī)已到達(dá)液氫溫度以下低于20K，而熱聲驅(qū)動(dòng)的室溫行波熱聲制冷機(jī)那么在-20獲取了300W以上的制冷量，顯示了熱體系冷技術(shù)子啊室溫以及深低溫制冷領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。但是就此刻的情況而言，由于設(shè)計(jì)水平?jīng)]有到達(dá)優(yōu)化的程度，資料的選擇和制造技術(shù)都在完滿之中，而且制造的本錢會(huì)高于一般的現(xiàn)有技術(shù)，這也是行業(yè)研究的主要方向。熱聲技術(shù)的國內(nèi)外研究案例南京大學(xué)聲學(xué)研究所的韓飛等人對(duì)Rijke管內(nèi)的非線性效應(yīng)進(jìn)行了比較深入的研究。指出了Rijke管內(nèi)引起非線性效應(yīng)的兩個(gè)因素，并經(jīng)過計(jì)算聲波的增加率和實(shí)驗(yàn)解析聲波的頻譜，發(fā)現(xiàn)非線性效應(yīng)限制了管內(nèi)聲波振幅的增加，而且以致了二次高階諧波的產(chǎn)生。西安交通大學(xué)的劉繼平研究管受熱氣體層流流動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)：由于氣體密度隨溫度增加而減少，動(dòng)力粘度和導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度增加而增加，在必然的加熱條件下，加熱管內(nèi)會(huì)形成壓力與流量關(guān)系的奇異性，產(chǎn)生不牢固性。認(rèn)為這是Rijke管震蕩的原因所在。中國科學(xué)院理化所的李青老師對(duì)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)起振的非線性飽和過程進(jìn)行了研究，認(rèn)為熱聲熱機(jī)其回?zé)崞鲗?shí)質(zhì)就是一個(gè)由聲感和流容組成的儲(chǔ)能部件諧振器，聲感對(duì)于保持系統(tǒng)起振起到了舉足輕重的作用，聲感是實(shí)現(xiàn)并保持熱聲變換的重點(diǎn)的時(shí)變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。提出了定量