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摘要：热能作为现代工业生产的重要能量形式，与电能、机械能一同被称为现代工业驱动力的“三驾马车”。由于热能无法长期储存和长距离运输，在生产使用过程中的热量散失及余热浪费，给企业造成了额外的成本负担。为了提升热能的利用率，余热回用装置通过将游离态的热能导入水、油等储热介质，实现对热能输送和转移，提升系统热效率，降低热能浪费，这一装置在发电工业、涂装印花等多个领域有着广泛的应用。为了完善余热回用装置的设计方案，本文基于余热回用装置的功能需求和回用方式，对余热回用装置的设计原则进行探讨。
关键词：工业生产；余热回用；热效率；废气处理；机械设计
1 引言
热能是目前工业生产过程中必不可少的能量形式，但是由于热能易散失、难储存的物理特性，使得热能在使用过程中的浪费情况较为严重，具体表现为热效率偏低。目前常用的热能机械，如内燃机热效率一般小于50%，锅炉热效率一般在80%左右，涂装固化炉热效率一般在70%。热效率的提升伴随的是直接经济效益提升，因此如何能够提升系统的热效率，成为热能利用领域时刻关注的重点问题。目前提升热效率最有效的办法是将余热进行回用，通过余热回用装置，对使用过的热量进行转换、输送、再利用，输入到其它需求热能的领域。作为工业热能的关键设备，余热回用装置的适用性和可靠性直接决定了系统热效率的提升幅度。因此有必要针对余热回用装置的设计原则开展研究工作。
2 余热回用装置的热能回用原理及功能需求
热量回用原理如下，我们制造的設备其中一类用于彩涂厂、印刷厂等有机废气排放企业。热能回用原理是将固化炉中有机废气通过高温裂解为二氧化碳和水，其中一部分的热能通过多组新风换热器换热后进入固化炉循环使用，另外一部分热能通过多组废气换热器换热降温后排入大气，热效率达到95%，同时裂解后的气体不会对环境造成污染，有效的降低了热能浪费。
余热回用装置其中一种多为液态良性导体，如导热溶液等良导体，另外一种多为通过气态换热形式的回用装置，根据使用需求和末端热能去向不同，对余热回用装置的需求也不相同，目前常用的需具备以下几点需求：第一、热量的稳定输入。需要连续的导入热量，以确保将热量连续的输入回用装置。第二、热量的高效率传输。余热回收装置的核心功能是将热量转移，在转移过程中尽量避免热量的散失，一般要求热量传输的效率达到95%。第三、确保余热回用装置的合理布置。余热回用装置一般连接于设备之间，需要具备设计合理、连接方便，换热面积合理分配，布置灵活等特点。
3 余热回用装置的设计原则
余热回用装置与一般的机械装置相同，为保证高效的运行，首先从设计层面入手，根据用途分为态液和气态选择设计，液态按照不同介质分类。气态按照低温废气和高温废气进行分类设计。为了提升装置的实际效能，有必要对余热回用装置的设计原则进行研究。
3.1 “三化”原则
余热回用装置的设计工作，首先需要满足机械设计工作中最基本的“三化”原则，即标准化、通用化和系列化。标准化原则，以满足设备生产能力为保证，通过标准化的零部件设计方式，尽量避免非标件的产生。通用化原则，是以提升设备适用环境的原则，由于余热回用装置可应用于不同的工业领域，需要设备具有较高的通用性，且零件具备一定的互换性，多采用国家标准件，以满足后期保养维护的需求。系列化原则，是满足设备横向发展需要的原则。在设备开发与生产过程中，为了能够覆盖更多的客户，往往需要在基础型号上进行改进或改造，使其能够满足广大客户的不同需求。
3.2 可靠性原则
余热回用装置是工业生产过程中重要的热能输送装置，被认为是工业生产的枢纽，需要具备较高的可靠性。满足可靠性原则常通过设计加以实现；第一、冗余设计。冗余设计是提升机械系统可靠性的重要设计方式，其核心理念在于通过关联的多个相同功能的机构，实现系统功能的分摊，减小因一个零件失效造成设备整体失灵的风险，多个组件进行合理的设计，就是冗余设计原则的体现。第二、提升系统安全系数，在设计工作中，需要对材料进行选择，对于主要支撑或高温区域，需选择不同材质的材料并加固的方式，提升系统安全系数，以保证设备运行的稳定性和安全性。第三、超额设计。超额设计是提升装置可靠性的重要设计思路之一，其核心理念在于在实际的运行工况需求下，通过乘以一定的安全系数，实现对单元机的过载需求，当满足过载的需求后，即可保证单元机正常情况下的基本运行需求。
3.3 拓展性原则
考虑到余热回用装置的使用环境、安装要求、以及设备之间的连接一般较为复杂，这就需要余热回用装置具有一定的拓展性，以满足不同工况的需要。满足拓展性原则，可以采用模块化的设计理念，模块化设计指的是将装置设计为可以自由拆装的单元机部件，或可以在装置与装置间实现自由的拼接，以达到安装布置的需求。模块化设计需要余热回用装置具有通用的接口类型，且通过增加简易连接件的方式，降低安装和拆卸难度，以实现装置的拓展需要。
4 结论
余热回用装置是一种能够热量高效利用的重要装置，装置的设计水平直接关系到装置的
实际使用效果。作为工业生产中必不可少的热量回用设备，有必要对余热回装用置的设计原则进行研究。本文通过对余热回用装置的应用需求和工作原理的分析，提出了装置需要具备“三化”原则、可靠性原则和拓展性原则的设计原则，通过明确的设计原则进行指引，以及提升设备的整体质量水平和实际应用效果。
参考文献
[1]徐笑锋，章学来，张宇迪，丁兴江，周孙希，刘升.基于双温储能热管的余热回收装置系统设计与试验研究[J].流体机械，2018，46（09）：59-63.
[2]李雅青.探析空压机余热回收与设备节能减排技术[J].资源节约与环保，2018（08）：4-5.
[3]陶斌斌.烟气余热回收利用技术应用与探讨[J].山东工业技术，2018（15）：92.
（作者单位：江阴志海环保机械有限公司）
关键词：工业生产；余热回用；热效率；废气处理；机械设计
1 引言
热能是目前工业生产过程中必不可少的能量形式，但是由于热能易散失、难储存的物理特性，使得热能在使用过程中的浪费情况较为严重，具体表现为热效率偏低。目前常用的热能机械，如内燃机热效率一般小于50%，锅炉热效率一般在80%左右，涂装固化炉热效率一般在70%。热效率的提升伴随的是直接经济效益提升，因此如何能够提升系统的热效率，成为热能利用领域时刻关注的重点问题。目前提升热效率最有效的办法是将余热进行回用，通过余热回用装置，对使用过的热量进行转换、输送、再利用，输入到其它需求热能的领域。作为工业热能的关键设备，余热回用装置的适用性和可靠性直接决定了系统热效率的提升幅度。因此有必要针对余热回用装置的设计原则开展研究工作。
2 余热回用装置的热能回用原理及功能需求
热量回用原理如下，我们制造的設备其中一类用于彩涂厂、印刷厂等有机废气排放企业。热能回用原理是将固化炉中有机废气通过高温裂解为二氧化碳和水，其中一部分的热能通过多组新风换热器换热后进入固化炉循环使用，另外一部分热能通过多组废气换热器换热降温后排入大气，热效率达到95%，同时裂解后的气体不会对环境造成污染，有效的降低了热能浪费。
余热回用装置其中一种多为液态良性导体，如导热溶液等良导体，另外一种多为通过气态换热形式的回用装置，根据使用需求和末端热能去向不同，对余热回用装置的需求也不相同，目前常用的需具备以下几点需求：第一、热量的稳定输入。需要连续的导入热量，以确保将热量连续的输入回用装置。第二、热量的高效率传输。余热回收装置的核心功能是将热量转移，在转移过程中尽量避免热量的散失，一般要求热量传输的效率达到95%。第三、确保余热回用装置的合理布置。余热回用装置一般连接于设备之间，需要具备设计合理、连接方便，换热面积合理分配，布置灵活等特点。
3 余热回用装置的设计原则
余热回用装置与一般的机械装置相同，为保证高效的运行，首先从设计层面入手，根据用途分为态液和气态选择设计，液态按照不同介质分类。气态按照低温废气和高温废气进行分类设计。为了提升装置的实际效能，有必要对余热回用装置的设计原则进行研究。
3.1 “三化”原则
余热回用装置的设计工作，首先需要满足机械设计工作中最基本的“三化”原则，即标准化、通用化和系列化。标准化原则，以满足设备生产能力为保证，通过标准化的零部件设计方式，尽量避免非标件的产生。通用化原则，是以提升设备适用环境的原则，由于余热回用装置可应用于不同的工业领域，需要设备具有较高的通用性，且零件具备一定的互换性，多采用国家标准件，以满足后期保养维护的需求。系列化原则，是满足设备横向发展需要的原则。在设备开发与生产过程中，为了能够覆盖更多的客户，往往需要在基础型号上进行改进或改造，使其能够满足广大客户的不同需求。
3.2 可靠性原则
余热回用装置是工业生产过程中重要的热能输送装置，被认为是工业生产的枢纽，需要具备较高的可靠性。满足可靠性原则常通过设计加以实现；第一、冗余设计。冗余设计是提升机械系统可靠性的重要设计方式，其核心理念在于通过关联的多个相同功能的机构，实现系统功能的分摊，减小因一个零件失效造成设备整体失灵的风险，多个组件进行合理的设计，就是冗余设计原则的体现。第二、提升系统安全系数，在设计工作中，需要对材料进行选择，对于主要支撑或高温区域，需选择不同材质的材料并加固的方式，提升系统安全系数，以保证设备运行的稳定性和安全性。第三、超额设计。超额设计是提升装置可靠性的重要设计思路之一，其核心理念在于在实际的运行工况需求下，通过乘以一定的安全系数，实现对单元机的过载需求，当满足过载的需求后，即可保证单元机正常情况下的基本运行需求。
3.3 拓展性原则
考虑到余热回用装置的使用环境、安装要求、以及设备之间的连接一般较为复杂，这就需要余热回用装置具有一定的拓展性，以满足不同工况的需要。满足拓展性原则，可以采用模块化的设计理念，模块化设计指的是将装置设计为可以自由拆装的单元机部件，或可以在装置与装置间实现自由的拼接，以达到安装布置的需求。模块化设计需要余热回用装置具有通用的接口类型，且通过增加简易连接件的方式，降低安装和拆卸难度，以实现装置的拓展需要。
4 结论
余热回用装置是一种能够热量高效利用的重要装置，装置的设计水平直接关系到装置的
实际使用效果。作为工业生产中必不可少的热量回用设备，有必要对余热回装用置的设计原则进行研究。本文通过对余热回用装置的应用需求和工作原理的分析，提出了装置需要具备“三化”原则、可靠性原则和拓展性原则的设计原则，通过明确的设计原则进行指引，以及提升设备的整体质量水平和实际应用效果。
参考文献
[1]徐笑锋，章学来，张宇迪，丁兴江，周孙希，刘升.基于双温储能热管的余热回收装置系统设计与试验研究[J].流体机械，2018，46（09）：59-63.
[2]李雅青.探析空压机余热回收与设备节能减排技术[J].资源节约与环保，2018（08）：4-5.
[3]陶斌斌.烟气余热回收利用技术应用与探讨[J].山东工业技术，2018（15）：92.
（作者单位：江阴志海环保机械有限公司）