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摘要：企业的能源利用率平均在30%？40%，还有大量余能尚未充分利用。由于在所消耗的能源中燃料占重要的比重，所以，在余能之中，有一小部分是以气体的压力形式存在，还有一小部分是带压力的冷却水的剩余压头形式而存在，热能是以重要的一种形式占据重要地位的。由此可见，对余热资源的回收利用途径的探讨是非常必要的。
关键词：余能 资源 回收 利用 途径
企业的能源利用率平均在30%～40%，还有大量余能尚未充分利用。由于在所消耗的能源中燃料占重要的比重，所以，在余能之中，有一小部分是以气体的压力形式存在，还有一小部分是带压力的冷却水的剩余压头形式而存在，热能是以重要的一种形式占据重要地位的。由此可见，对余热资源的回收利用途径的探讨是非常必要的。
1．余热资源及其质量
余热资源属于二次能源。从广义来说，凡是具有一定温度的排气、排液和高温待冷却的物料所包含的热能均属于余热。它包括燃料燃烧产物经利用后的排气显热、高温成品的顯热、高温废渣的显热、冷却水带走的显热。在不同的工序有着不同的种类和形态。余热的温度水平及数量也有很大差别。衡量余热资源不仅要看它的数量，还要看它的质量。
企业的余热资源中，就形态来说，有固体、气体、液体三种。
1．1排气余热
气体余热中，多数为炉窑排出的废气带的热。这种余热资源数量大，分布广，占余热资源总量的一半左右。温度范围差别也很大，有230～500℃的中温废气，也有大量700℃以上的高温气体，例如，转炉炉气高达1600℃以上，焦炉的荒煤气出口温度有750℃。
1．2高温产品和炉渣的余热
工业上许多生产要经过高温加热过程。如金属的冶炼、熔化和加工；煤的气化和炼焦； 石油炼制；水泥、耐火材料、陶瓷的烧成等。因此，它们的成品或半成品及炉渣废料都有很高的温度，一般温度在500℃以上，例如红焦鍰、刚轧制成的热钢材等，属于固体显热。这些产品一般都要冷却到常温后才能使用，所以在冷却过程中还有大量的余热可以利用。在能量平衡分析中，成品得到的热属于有效热，，它的热再次加以回收利用，所以又叫“重热回收”。
高炉渣、转炉渣在排出时为1400～1600℃的融熔液态，在放热过程中将很快凝固成固体，所以一般仍将它归入高温固体显热的范围。黑色冶金炉渣的余热占冶炼用燃料消耗总量的2%～6%，有色冶金炉渣占10%～14%。它们的另一特点是多数为间歇式排出，给余热回收带来困难。
1．3 冷却介质的余热
工业上各种高温炉窑和动力、电气、机械等用能设备，在运行过程中温度会急剧上升， 为了保证设备的使用寿命和安全，需要进行人工冷却。常用的冷却介质为水，也有用油、空气和其他物质的。从设备的冷却要求来说，可分为两类：一类是由于生产的要求，冷却介质的温度要尽可能的低。例如，为了提高热力发电厂的效率，要求蒸汽冷凝器中的冷却水的温度不超过25～30℃；另一类是对金属构件的冷却，从保证金属的强度来说，水温超过100℃采用汽化冷却方式也是允许的。但是，有时是因受硬水结垢温度的限制，不能超过45℃。
根据调查，冷却介质的余热约占总余热量的15%～23%，各种冶金炉的冷却余热约占燃料消耗量的10%～25% ，电厂冷却水余热约占燃料热能的一半。它们带走的热量很大，但畑值很小，所以回收利用的难度大，价值小。
1．4化学反应余热
化学反应余热是在化工企业中，放热反应过程所放出的热量。在氨合成塔、硝酸氧化炉、盐酸反应炉等也都有这类余热。
1．5 废气、废液、废料余热
在工业生产过程中，有时会产生大量的可燃废气、废液和废料。例如钢铁厂的转炉煤气、高炉煤气，炼焦厂的焦炉煤气，铁合金厂的冶炼炉排气，炼油厂的可燃废气，化工厂电石炉废气等，其可燃成分及发热量如表4-4所示。其中，焦炉气和高炉气早已作为副产燃料使用，归为二次能源，不计在余热中。转炉气等过去未加回收，算作余热，但现在也已普遍回收利用。不论哪种可燃废气，它们的显热及压力能过去都未加以利用，均属于余热之列。
1．6废汽、废水余热
在使用蒸汽和热水为生产所需热源的工厂，例如化工、机械、轻工、纺织、冶金等，均存在这种余热。蒸汽锤的排汽余热占用汽热量的70%～80%；蒸汽凝结水有90～100℃的温度；其他废热水有300以上的温度。
2．余热利用的途径
回收余热可以节约能源消耗，但是，不能为了回收而回收。因此，在考虑余热回收方案前首先要调査提高装置本身的热效率是否还有提高的潜力。提高装置热效率会减少余热量， 但它可以直接节约能源消耗，比通过余热装置回收更为经济、有效。同时，如果不考虑装置本身的潜力而设置了余热回收装置，则当装置提高效率后，余热源会减少，余热回收装置就再不能充分发挥作用。第二步应考虑余热能否返回到装置本身。第三步是具体研究回收的方案。余热利用总的原则是，根据余热资源的数量和品位以及用户的需求，尽量做到能级的匹配，在符合技术经济原则的条件下，选择适宜的系统和设备，使余热发挥最大的效果。
2．1余热的直接利用
如果有合适的热用户直接利用余热，则最为经济、方便。热用户有：预热空气或煤气，通过换热器预热工业炉的助燃空气或低热值返回炉内，同时提高燃烧温度和燃烧效率，节约燃料消耗。
预热或干燥物料。这种方式所提出的办法是利用烟气所产生的余热来对进行余热工作，在对原材料进行干燥的过程中又将热能带回到装置中，这样就起到了余热利用的效果。
生产蒸汽或热水。这种方式是通过余热对烟气产生的余热进行利用，通过对余热的利用达到生产与生活的需要。
余热制冷。这种方式是通过蒸汽与低温余热作为热源使发生器中的工质产生蒸发作用，在对制冷循环进行制冷余热供给，以达到制冷的效果。
2．2 余热发电
2．3热泵系统
有一部分的低温余热是不能够在进行利用的，这部分余热就可以作为热泵的热源来进行利用，使其通过热泵的作用达到温度的提升。对具体条件进行分析，我们还可以考虑对余热进行综合利用。例如，我们可以对高温烟气产生的余热进行多方面的余热利用，其最为直接也最为简单的利用方式就是余热空气，除此外还可以使锅炉产生蒸汽。在进行余热回收过程中对蒸汽的参数参数一定的提升作用。另外还可以进行热电联合的形式对发电机组进行循环供热。对具有一定压力的高温废气，也可以进行膨胀做功的原理对其产生的气体进行余热回收利用。通过燃气——蒸汽的联合循环作用，达到余热利用的目的。
在对不同的余热回收方案进行比较与研究时，我们发现其方案具有一定的原则，就是在进行余热利用的过程中，回收成本要与回收效果产生正比，并且要求余热回收率与其适应负荷变化的能力也要成正比，已达到经济实用的效果。
参考文献
[1]董树屏，李天鐸.热能转换及利用.北京：机械工业出版社，1985
[2]陈听宽等.新能源发电.北京：机械工业出版社，1982
关键词：余能 资源 回收 利用 途径
企业的能源利用率平均在30%～40%，还有大量余能尚未充分利用。由于在所消耗的能源中燃料占重要的比重，所以，在余能之中，有一小部分是以气体的压力形式存在，还有一小部分是带压力的冷却水的剩余压头形式而存在，热能是以重要的一种形式占据重要地位的。由此可见，对余热资源的回收利用途径的探讨是非常必要的。
1．余热资源及其质量
余热资源属于二次能源。从广义来说，凡是具有一定温度的排气、排液和高温待冷却的物料所包含的热能均属于余热。它包括燃料燃烧产物经利用后的排气显热、高温成品的顯热、高温废渣的显热、冷却水带走的显热。在不同的工序有着不同的种类和形态。余热的温度水平及数量也有很大差别。衡量余热资源不仅要看它的数量，还要看它的质量。
企业的余热资源中，就形态来说，有固体、气体、液体三种。
1．1排气余热
气体余热中，多数为炉窑排出的废气带的热。这种余热资源数量大，分布广，占余热资源总量的一半左右。温度范围差别也很大，有230～500℃的中温废气，也有大量700℃以上的高温气体，例如，转炉炉气高达1600℃以上，焦炉的荒煤气出口温度有750℃。
1．2高温产品和炉渣的余热
工业上许多生产要经过高温加热过程。如金属的冶炼、熔化和加工；煤的气化和炼焦； 石油炼制；水泥、耐火材料、陶瓷的烧成等。因此，它们的成品或半成品及炉渣废料都有很高的温度，一般温度在500℃以上，例如红焦鍰、刚轧制成的热钢材等，属于固体显热。这些产品一般都要冷却到常温后才能使用，所以在冷却过程中还有大量的余热可以利用。在能量平衡分析中，成品得到的热属于有效热，，它的热再次加以回收利用，所以又叫“重热回收”。
高炉渣、转炉渣在排出时为1400～1600℃的融熔液态，在放热过程中将很快凝固成固体，所以一般仍将它归入高温固体显热的范围。黑色冶金炉渣的余热占冶炼用燃料消耗总量的2%～6%，有色冶金炉渣占10%～14%。它们的另一特点是多数为间歇式排出，给余热回收带来困难。
1．3 冷却介质的余热
工业上各种高温炉窑和动力、电气、机械等用能设备，在运行过程中温度会急剧上升， 为了保证设备的使用寿命和安全，需要进行人工冷却。常用的冷却介质为水，也有用油、空气和其他物质的。从设备的冷却要求来说，可分为两类：一类是由于生产的要求，冷却介质的温度要尽可能的低。例如，为了提高热力发电厂的效率，要求蒸汽冷凝器中的冷却水的温度不超过25～30℃；另一类是对金属构件的冷却，从保证金属的强度来说，水温超过100℃采用汽化冷却方式也是允许的。但是，有时是因受硬水结垢温度的限制，不能超过45℃。
根据调查，冷却介质的余热约占总余热量的15%～23%，各种冶金炉的冷却余热约占燃料消耗量的10%～25% ，电厂冷却水余热约占燃料热能的一半。它们带走的热量很大，但畑值很小，所以回收利用的难度大，价值小。
1．4化学反应余热
化学反应余热是在化工企业中，放热反应过程所放出的热量。在氨合成塔、硝酸氧化炉、盐酸反应炉等也都有这类余热。
1．5 废气、废液、废料余热
在工业生产过程中，有时会产生大量的可燃废气、废液和废料。例如钢铁厂的转炉煤气、高炉煤气，炼焦厂的焦炉煤气，铁合金厂的冶炼炉排气，炼油厂的可燃废气，化工厂电石炉废气等，其可燃成分及发热量如表4-4所示。其中，焦炉气和高炉气早已作为副产燃料使用，归为二次能源，不计在余热中。转炉气等过去未加回收，算作余热，但现在也已普遍回收利用。不论哪种可燃废气，它们的显热及压力能过去都未加以利用，均属于余热之列。
1．6废汽、废水余热
在使用蒸汽和热水为生产所需热源的工厂，例如化工、机械、轻工、纺织、冶金等，均存在这种余热。蒸汽锤的排汽余热占用汽热量的70%～80%；蒸汽凝结水有90～100℃的温度；其他废热水有300以上的温度。
2．余热利用的途径
回收余热可以节约能源消耗，但是，不能为了回收而回收。因此，在考虑余热回收方案前首先要调査提高装置本身的热效率是否还有提高的潜力。提高装置热效率会减少余热量， 但它可以直接节约能源消耗，比通过余热装置回收更为经济、有效。同时，如果不考虑装置本身的潜力而设置了余热回收装置，则当装置提高效率后，余热源会减少，余热回收装置就再不能充分发挥作用。第二步应考虑余热能否返回到装置本身。第三步是具体研究回收的方案。余热利用总的原则是，根据余热资源的数量和品位以及用户的需求，尽量做到能级的匹配，在符合技术经济原则的条件下，选择适宜的系统和设备，使余热发挥最大的效果。
2．1余热的直接利用
如果有合适的热用户直接利用余热，则最为经济、方便。热用户有：预热空气或煤气，通过换热器预热工业炉的助燃空气或低热值返回炉内，同时提高燃烧温度和燃烧效率，节约燃料消耗。
预热或干燥物料。这种方式所提出的办法是利用烟气所产生的余热来对进行余热工作，在对原材料进行干燥的过程中又将热能带回到装置中，这样就起到了余热利用的效果。
生产蒸汽或热水。这种方式是通过余热对烟气产生的余热进行利用，通过对余热的利用达到生产与生活的需要。
余热制冷。这种方式是通过蒸汽与低温余热作为热源使发生器中的工质产生蒸发作用，在对制冷循环进行制冷余热供给，以达到制冷的效果。
2．2 余热发电
2．3热泵系统
有一部分的低温余热是不能够在进行利用的，这部分余热就可以作为热泵的热源来进行利用，使其通过热泵的作用达到温度的提升。对具体条件进行分析，我们还可以考虑对余热进行综合利用。例如，我们可以对高温烟气产生的余热进行多方面的余热利用，其最为直接也最为简单的利用方式就是余热空气，除此外还可以使锅炉产生蒸汽。在进行余热回收过程中对蒸汽的参数参数一定的提升作用。另外还可以进行热电联合的形式对发电机组进行循环供热。对具有一定压力的高温废气，也可以进行膨胀做功的原理对其产生的气体进行余热回收利用。通过燃气——蒸汽的联合循环作用，达到余热利用的目的。
在对不同的余热回收方案进行比较与研究时，我们发现其方案具有一定的原则，就是在进行余热利用的过程中，回收成本要与回收效果产生正比，并且要求余热回收率与其适应负荷变化的能力也要成正比，已达到经济实用的效果。
参考文献
[1]董树屏，李天鐸.热能转换及利用.北京：机械工业出版社，1985
[2]陈听宽等.新能源发电.北京：机械工业出版社，1982