廢熱：在工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的對本生產(chǎn)過程沒有用的熱水、熱氣。
簡介
在工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的對本生產(chǎn)過程沒有用的熱水、熱氣：利用工廠～取暖。
廢熱回收的基本原理(一)廢熱來源泛指工廠無回收設(shè)備而直接或間接排放稱之。直接排放多針對氣體而言，包括蒸汽鍋爐、熱媒鍋爐、焚化爐、加熱爐、電弧爐、水泥窯等的煙道氣體排放，其中多數(shù)仍有相當(dāng)?shù)?a href="/hebeideji/7233634422280962104.html">熱能未被有效利用。間接排放主要以制程因操作單元及系統(tǒng)需求，需用水冷或氣冷等方式間接移除制程內(nèi)熱能以滿足后續(xù)程序所需，既使產(chǎn)品或制程排放水亦需進(jìn)一步冷卻，以達(dá)到適合貯存及廢水處理的要求。?(二)廢熱特性需朝定性、定量兩方面來考慮。定性者即是否連續(xù)性，有很多間歇性的熱能排放較無法有效回收，譬如煉鋼所需的電弧爐、轉(zhuǎn)爐、精煉爐等都采批次作業(yè)，即使有大量熱能釋出，截至目前尚無較經(jīng)濟(jì)有效的熱能回收方式，比較可行的是利用電弧爐的高溫排放來預(yù)熱廢鐵進(jìn)料，但這往往因位置空間的限制，無法在既有廠區(qū)內(nèi)作有效熱回收的改善，需在初始規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)即列入考慮為宜，目前國內(nèi)煉鋼近二十家業(yè)者，僅有一家朝此改善努力。另外，熱能載體的流量溫度亦相當(dāng)重要，溫度越高，越有利用價(jià)值。所謂定量系對熱能載體流量而言，流量越穩(wěn)定，越具有回收價(jià)值。實(shí)際上在設(shè)計(jì)廢熱回收系統(tǒng)時(shí)，定性與定量兩者需同時(shí)考慮，方能規(guī)劃較具經(jīng)濟(jì)效益，又能操控穩(wěn)定較長使用壽命才能符合需求。?(三)廢熱回收硬體設(shè)備廢熱回收硬件設(shè)計(jì)可分直接回收設(shè)備及間接回收設(shè)備。直接設(shè)備如熱交換器可直接將廢熱載體的熱能透過換熱器轉(zhuǎn)換給需被加熱的流體，或直接將廢熱載體的熱能在干燥機(jī)內(nèi)與需被干燥物體作直接接觸，可同時(shí)作質(zhì)量與能量的傳遞。間接回收設(shè)備需透過適當(dāng)介質(zhì)來傳遞熱能，不能單以設(shè)備稱之，而應(yīng)視為廢熱回收系統(tǒng)，例如吸收式冰水的應(yīng)用，熱管(Heat?Pipe)及卡林那循環(huán)(Kalina?Cycle)等應(yīng)用，都是透過適當(dāng)介質(zhì)來作系統(tǒng)內(nèi)熱能的傳輸。無論直接或間接設(shè)備，除了廢熱特性考慮外，對工安、環(huán)保、衛(wèi)生、整潔等皆需一并納入考慮。(四)軟體設(shè)計(jì)熟悉廢熱特性，對硬設(shè)備的認(rèn)知，加上足夠的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，方能規(guī)劃較具經(jīng)驗(yàn)效益且安全可靠的熱回收系統(tǒng)。這其中免不了需有自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，一方面確立系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并可作歷史記錄，以利追蹤、保養(yǎng)維護(hù)及改善的依據(jù)。汽電共生系統(tǒng)可同時(shí)產(chǎn)生蒸汽與電力，在一工業(yè)區(qū)內(nèi)需大量蒸汽及電力時(shí)，可興建汽電共生廠作為工業(yè)區(qū)內(nèi)蒸汽與電力之供應(yīng)者，其優(yōu)點(diǎn)主要在于由業(yè)者自行籌建，評(píng)估工業(yè)區(qū)內(nèi)實(shí)際蒸汽與電力用量，興建符合需求之規(guī)模，節(jié)省建廠支出；就近供應(yīng)蒸汽與電力予制程廠，免除能源于輸送中所造成之損失；直接由蒸汽供應(yīng)制程廠所需熱能，熱效率高可達(dá)52%以上。廢熱回收節(jié)能手法(一)空氣預(yù)熱?蒸汽鍋爐、熱媒鍋爐及加熱爐等，利用其排放高溫與空氣換熱，可提升燃燒空氣溫度，降低排氣溫度達(dá)到回收廢熱目的。最終排氣溫度需顧及酸露點(diǎn)，避免腐蝕影響設(shè)備使用壽命。以燃油1?%硫份而言，換熱器(預(yù)熱器)冷端管壁溫度不得低于110℃；硫份0.5%，管壁溫度不得低于80℃。此處需強(qiáng)調(diào)的是管壁溫度非排氣溫度。?(二)鍋爐飼水預(yù)熱?蒸汽鍋爐及其它加熱爐的高溫排氣可用來預(yù)熱鍋爐飼水，因氣水熱傳較氣氣熱傳高，相對其熱傳面積可較小，比空氣預(yù)熱器來的經(jīng)濟(jì)些。其它較高溫的排氣如加熱爐或水泥窯等，甚至可設(shè)置廢熱鍋爐來產(chǎn)生蒸汽。(三)鍋爐連續(xù)排放顯熱回收?一般低壓鍋爐采用間歇性排放，不利于回收。飼水泵浦采高低液位補(bǔ)充進(jìn)水，不僅造成大量爐水挾帶影響蒸汽質(zhì)量，且爐水水質(zhì)變化差異大，不當(dāng)?shù)拈g歇性排放造成無謂熱損失及水資源流失。采用連續(xù)進(jìn)水及排放，不僅水質(zhì)控制穩(wěn)定，減少排放量，亦可減少化學(xué)品添加量。?(四)除氧柜排氣熱回收?除氧柜利用蒸汽吹驅(qū)鍋爐飼水中氧氣。除氧柜蒸汽排放量0.5~1.0%。利用此排氣溫度，可預(yù)熱進(jìn)除氧柜的補(bǔ)充水，可相對減少吹驅(qū)蒸汽用量，達(dá)到節(jié)能效果。除氧柜流量平衡?STM＋W＝BFW＋V；V＝1%STM?熱量平衡?STM×hS＋W×hW＝BFW×hBFW＋V×hV?除氧柜質(zhì)量平衡?50℃補(bǔ)充水＋水蒸汽?=?1%??排氣＋110℃鍋爐飼水?20,000＋Ws?=?0.01?Ws＋Wf?熱能平衡?20,000×50＋650.6×Ws?=?0.01?Ws×642.8＋Wf×110?Ws?=?2242?Kg/凱越HRV?=?22.4?Kg/Hr?(排氣)??λ=?533?Kcal/Kg?22.4×533×8,000hr÷9,700÷1,000?=?9.85?KL?12,000元×9.85?KL?=?118,200??元?此回收熱可用來預(yù)熱部份補(bǔ)充水。?(五)冷凝水回收槽閃沸蒸汽熱回收?一般而言，冷凝水回收是提高鍋爐效率最顯著，且回收報(bào)酬率最大的方式。不僅熱量回收，且水資源及化學(xué)品皆可相對節(jié)約。高壓冷凝水經(jīng)卻水器降壓后即形成閃沸蒸汽，經(jīng)回收管至貯槽排氣口排放，不僅熱能浪費(fèi)，亦造成水資源的流失?？稍谶M(jìn)回收槽前裝設(shè)熱交換器來預(yù)熱補(bǔ)充水，或在排氣口裝預(yù)熱冷凝器回收熱能及水資源。冷凝水回收需考慮制程污染，輕微污染可藉由活性碳及過濾等方式處理。污染嚴(yán)重則需找出污染源盡速修復(fù)。(六)壓縮機(jī)壓縮熱回收?空氣壓縮機(jī)的壓縮熱可用來再生儀表空氣用的干燥機(jī)內(nèi)干燥劑。經(jīng)過壓縮后的空氣，壓縮比愈大溫度愈高，以往直接用冷卻水將空氣冷卻，未能有效利用此壓縮熱。目前國外許多空氣干燥機(jī)廠商紛紛推出壓縮熱回收干燥機(jī)(Heat?of?Compression?dryer)。事實(shí)上，將現(xiàn)有管路加以修改即能達(dá)到相同的功能。其優(yōu)點(diǎn)：?(1)?回收壓縮熱再生干燥劑。?(2)?取消或節(jié)省再生加熱器所需電能或熱能。?(3)?無吹驅(qū)損失。其缺點(diǎn)：?(1)?壓縮機(jī)負(fù)載變化時(shí)，壓力露點(diǎn)溫度改變。?(2)?壓力露點(diǎn)溫度18℃~4℃，可能無法滿足需求。?(3)?僅適用于無油式壓縮機(jī)。?(七)涂布烘烤熱回收?涂布烘烤作業(yè)在車體、彩鋼、有色鋼板等應(yīng)用廣泛，一般用熱風(fēng)(空氣)將溶劑或水份(水性涂料)蒸發(fā)，由于環(huán)保問題，其廢氣VOC排放需再處理，有效利用VOC焚化爐燃燒排氣廢熱加熱烘箱所需熱風(fēng)，可節(jié)省焚化爐及烘箱能源使用。(八)聚粒干燥?聚粒經(jīng)切粒及離心脫水后，尚需經(jīng)結(jié)晶及干燥制程以達(dá)到所需質(zhì)量。結(jié)晶干燥用160??℃熱風(fēng)(空氣)，逆向流經(jīng)干燥塔及結(jié)晶塔，經(jīng)袋式除塵后溫度仍有120℃，由冷卻器降溫至50??℃以下進(jìn)干燥機(jī)(吸附式)脫水，再用加熱器升溫至160℃循環(huán)使用。應(yīng)可回收120℃熱風(fēng)余熱用來預(yù)熱除濕的循環(huán)風(fēng)，可節(jié)省加熱器及冷卻器之負(fù)荷。目前國內(nèi)業(yè)者幾乎皆無此節(jié)能措失。(九)污泥干燥?各工廠廢水處理產(chǎn)生之污泥含水份60~70%，往往增加委外處理費(fèi)用，若將水份脫除至25%，可使污泥減重一半。?(1)?利用鍋爐，加熱爐，焚化爐等高溫排放氣體直接干燥，此方式干燥機(jī)成本最低，唯需顧及有機(jī)氣體排放及臭味，另外因熱源與污泥位置需謹(jǐn)慎評(píng)估。?(2)?利用高溫廢熱加熱媒介物(水)，以間接干燥污泥，間接加熱熱傳面積較大，設(shè)備投資成本較高，但輸送成本較低，亦較潔凈，排放廢氣量少等優(yōu)點(diǎn)。(十)濃縮蒸發(fā)熱回收?將幾個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)運(yùn)行的蒸發(fā)操作，使蒸汽熱能得到多次利用，從而提高熱能的利用率，多用于水溶液的處理。在三效蒸發(fā)操作的流程(見圖4并流三效蒸發(fā)流程)中，第一個(gè)蒸發(fā)器(稱為第一效)以生蒸汽作為加熱蒸汽，其余兩個(gè)(稱為第二效、第三效)均以其前一效的二次蒸汽作為加熱蒸汽，從而可大幅度減少生蒸汽的用量。每一效的二次蒸汽溫度總是低于其加熱蒸汽，故多效蒸發(fā)時(shí)各效的操作壓力及溶液沸騰溫度沿蒸汽流動(dòng)方向依次降低。依據(jù)二次蒸汽和溶液的流向，多效蒸發(fā)的流程可分為﹕c并流流程。溶液和二次蒸汽同向依次通過各效。由于前效壓力高于后效，料液可藉壓差流動(dòng)。但末效溶液濃度高而溫度低，溶液黏度大，因此傳熱系數(shù)低。d逆流流程。溶液與二次蒸汽流動(dòng)方向相反。需用泵將溶液送至壓力較高的前一效，各效溶液的濃度和溫度對黏度的影響大致抵消，各效傳熱條件基本相同。e錯(cuò)流流程。二次蒸汽依次通過各效，但料液則每效單獨(dú)進(jìn)出，這種流程適用于有晶體析出的料液。再生蒸汽溫度與末效冷凝器溫度相同(即總溫度差相同)條件下，將單效蒸發(fā)改為多效蒸發(fā)時(shí)，蒸發(fā)器效數(shù)增加，生蒸汽用量減少，但總蒸發(fā)量不僅不增加，反而因溫度差損失增加而有所下降。多效蒸發(fā)節(jié)省能耗，但降低設(shè)備的生產(chǎn)強(qiáng)度，因而增加設(shè)備投資。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)綜合考慮能耗和設(shè)備投資，選定最佳的效數(shù)。氫氧化鈉等電解質(zhì)溶液的蒸發(fā)，因其溫度差損失大，通常只采用2~3效﹔食糖等非電解質(zhì)溶液，溫度差損失小，可用到4~6效﹔海水淡化所蒸發(fā)的水量大，在采取了各種減少溫度差損失的措施后，可采用20~30效。?(十一)蒸餾塔熱回收?工廠內(nèi)為分餾及精致制產(chǎn)品皆有設(shè)置蒸餾塔，亦為耗能重要設(shè)備。底部有蒸汽再沸器，加熱塔底溫度，頂部往往用水冷卻器或空氣冷卻器將汽化產(chǎn)品冷凝為液體，幾乎底部所加之熱量完全由頂部冷卻器移除，實(shí)為一大浪費(fèi)。最有效可行方式為預(yù)熱本塔進(jìn)料，或其它流體之預(yù)熱，唯需注意進(jìn)料位置之調(diào)整，以免影響整體之平衡操作。塔頂余熱應(yīng)先予以回收至某一程度后再用水冷卻器或空氣冷卻器冷凝至所須溫度?；亓鳒囟葢?yīng)以飽和溫度為佳以減少熱能無謂消耗。廢熱回收裝置廢熱回收裝置是在原有空調(diào)上加裝副件，開空調(diào)的同時(shí)將排出室外的熱量利用廢熱回收裝置，達(dá)到廢熱再回收再利用的目的。廢熱回收機(jī)加裝后在空調(diào)原有功能不變的情況下，增加余熱回收及熱泵熱水功能，達(dá)到雙用效果。適合場所非常廣市場潛力大、推廣安裝使用簡便，如：工廠，酒店，美容美發(fā)店，沐足，桑拿，學(xué)校，醫(yī)院，家庭，辦公樓等需要大量熱水的場所?！裨诂F(xiàn)有空調(diào)機(jī)組上增加副件，充分利用共用能源，節(jié)省電費(fèi)開支?！癜惭b時(shí)，只需要在空調(diào)主機(jī)上找到壓縮機(jī)開關(guān)動(dòng)作點(diǎn)及風(fēng)扇主電源(如冷暖機(jī)找到四通閥線)線路串入余熱回收控制板即能實(shí)現(xiàn)。●所有機(jī)組可以同時(shí)使用一個(gè)水箱，集中網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一管理?！裨谑褂每照{(diào)冷氣的同時(shí)產(chǎn)生真正免費(fèi)熱水(一年之中有2/3的時(shí)間需要開冷氣)冬天不使用空調(diào)時(shí)，能自動(dòng)轉(zhuǎn)換成熱泵機(jī)制熱水。●當(dāng)使用熱水量大時(shí)，當(dāng)空調(diào)用量少，熱水量不夠時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)啟動(dòng)空調(diào)轉(zhuǎn)換成熱泵使用，達(dá)到空調(diào)冷氣與熱水兩不誤?！褚惶字醒霟崴刂瓢迥芡瑫r(shí)控制32臺(tái)余熱回收器或同時(shí)能控制16臺(tái)熱泵機(jī)組，擴(kuò)展容量非常大。只須一根四芯線，就能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)控制，間距可達(dá)數(shù)百米，同時(shí)它可以自動(dòng)調(diào)配機(jī)組以達(dá)到熱水的供給量大小的要求?！衩颗_(tái)機(jī)組自動(dòng)編號(hào)管理，故障代碼自動(dòng)識(shí)別，全面實(shí)現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)運(yùn)行控制管理。廢熱鍋爐”廢熱鍋爐”;英文對照waste?heat?boiler; ”廢熱鍋爐”;在工具書中的解釋又稱余熱鍋爐,?是利用生產(chǎn)過程中的高溫流體作為熱源使水沸騰汽化產(chǎn)生蒸汽的熱交換器。它既是使高溫流體冷卻達(dá)到工藝所要求的溫度的冷卻器,?又是利用余熱提供蒸汽節(jié)約能源的動(dòng)力裝置。目前,?在合成氨、石油煉制、硫酸等生產(chǎn)過程中都普通使用廢熱鍋爐,?有助于使生產(chǎn)過程所需要的動(dòng)力和熱能得以全部或部分自給。”廢熱鍋爐”;在學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中的解釋在工業(yè)生產(chǎn)中，往往會(huì)有大量廢熱產(chǎn)生，而為避免能源的浪費(fèi)，通常使用鍋爐來回收熱能，并產(chǎn)生蒸汽。這種鍋爐又稱為廢熱鍋爐。
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