工業(yè)余熱利用
一、工業(yè)余熱的來源
高溫?zé)煔庥酂?/span>：如冶金、化工、建材等行業(yè)中窯爐、鍋爐排放的高溫?zé)煔猓囟韧ǔＴ?200-1200℃）。
冷卻介質(zhì)余熱：機(jī)械設(shè)備運行時通過冷卻水、空氣等介質(zhì)散發(fā)的熱量（溫度一般在 50-150℃）。
高溫產(chǎn)品和爐渣余熱：如鋼鐵行業(yè)的鋼坯、焦炭，建材行業(yè)的水泥熟料等高溫物料攜帶的熱量。
化學(xué)反應(yīng)余熱：化工生產(chǎn)中化學(xué)反應(yīng)釋放的熱能，如合成氨、硫酸制造等過程。
可燃廢氣、廢液余熱：石油、化工行業(yè)排放的可燃廢氣（如合成氣、石油氣）和廢液中蘊(yùn)含的熱量。
二、工業(yè)余熱利用技術(shù)
（一）直接利用技術(shù)
供暖與生活熱水：將低溫余熱（如 50-80℃的冷卻水）通過換熱器加熱水，用于廠區(qū)或周邊區(qū)域供暖、供應(yīng)生活熱水。
工藝加熱：利用中高溫余熱（如 200-600℃的煙氣）直接加熱生產(chǎn)工藝中的物料，例如在化工行業(yè)中預(yù)熱反應(yīng)原料。
干燥過程：利用余熱對木材、食品、建材等進(jìn)行干燥處理，替代傳統(tǒng)的燃煤或電加熱。
（二）動力回收技術(shù)
余熱發(fā)電：
蒸汽朗肯循環(huán)：適用于中高溫余熱（300℃以上），通過余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電，如鋼鐵廠高爐煤氣余熱發(fā)電。
有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）：針對低溫余熱（100-300℃），利用低沸點有機(jī)工質(zhì)（如異戊烷）吸收余熱蒸發(fā)做功發(fā)電，常見于化工、水泥行業(yè)。
燃料電池與斯特林發(fā)動機(jī)：部分高溫余熱可結(jié)合燃料電池技術(shù)發(fā)電，或通過斯特林發(fā)動機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再發(fā)電。
拖動機(jī)械：利用余熱產(chǎn)生的蒸汽或氣體直接驅(qū)動風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械設(shè)備，減少電機(jī)能耗。
（三）制冷與熱泵技術(shù)
吸收式制冷：利用高溫余熱（如 120℃以上的蒸汽或煙氣）驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷機(jī)，提供工業(yè)或建筑空調(diào)用冷。
吸附式制冷：適用于中低溫余熱（80-120℃），通過吸附劑（如硅膠、活性炭）吸附和解吸制冷劑實現(xiàn)制冷。
熱泵技術(shù)：將低溫余熱（如 30-50℃的廢水、廢氣）通過熱泵提升溫度后用于供暖或工藝加熱，提高余熱利用效率。
（四）儲熱技術(shù)
顯熱儲熱：利用水、砂石、混凝土等材料的溫度升高儲存熱量，適用于短期儲熱，如工業(yè)余熱供暖系統(tǒng)中的儲熱水箱。
潛熱儲熱：通過相變材料（如熔融鹽、石蠟）在相變過程中吸收或釋放熱量，儲熱密度高，適用于中高溫余熱的長時間儲存。
化學(xué)儲熱：利用化學(xué)反應(yīng)（如可逆吸熱反應(yīng)）儲存和釋放熱量，儲熱效率高，適合大規(guī)模、長距離余熱輸送。
三、工業(yè)余熱利用的應(yīng)用場景
（一）鋼鐵行業(yè)
利用高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煙氣的高溫余熱發(fā)電，或通過 ORC 技術(shù)回收燒結(jié)礦冷卻過程中的低溫余熱。
用余熱加熱助燃空氣和煤氣，提高爐窯熱效率，如軋鋼加熱爐的余熱回收。
（二）化工行業(yè)
回收合成氨、甲醇生產(chǎn)過程中化學(xué)反應(yīng)釋放的余熱，用于預(yù)熱原料或發(fā)電。
利用煉油廠催化裂化裝置的煙氣余熱產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動壓縮機(jī)或發(fā)電。
（三）建材行業(yè)
水泥窯尾煙氣余熱通過余熱鍋爐發(fā)電，降低水泥生產(chǎn)的煤耗和電耗。
玻璃熔爐的高溫?zé)煔庥酂嵊糜陬A(yù)熱空氣和燃料，提高熔化效率。
（四）電力行業(yè)
火電廠汽輪機(jī)排汽余熱通過熱泵技術(shù)用于集中供暖，或回收鍋爐排煙余熱加熱凝結(jié)水，提高發(fā)電效率。
（五）其他行業(yè)
造紙行業(yè)：利用干燥部的廢氣余熱加熱空氣或水，減少蒸汽消耗。
食品加工：用余熱對物料進(jìn)行烘干、殺菌，如餅干烘烤線的余熱回收。
城市集中供暖：將工業(yè)余熱通過管網(wǎng)輸送至城市，替代燃煤鍋爐，如北方鋼廠余熱供暖項目。
四、工業(yè)余熱利用的優(yōu)勢
節(jié)能降耗：減少對一次能源（如煤炭、天然氣）的消耗，降低企業(yè)能源成本。例如，水泥行業(yè)余熱發(fā)電可降低 10%-15% 的電耗。
減少碳排放：替代化石能源使用，顯著降低二氧化碳等溫室氣體排放，助力 “雙碳” 目標(biāo)實現(xiàn)。
提高經(jīng)濟(jì)效益：余熱發(fā)電、供熱等可產(chǎn)生額外收益，投資回收期通常為 3-8 年，長期經(jīng)濟(jì)效益顯著。
改善環(huán)境質(zhì)量：減少燃煤煙氣、粉塵等污染物排放，緩解大氣污染。
提升能源安全：減少對外部能源的依賴，增強(qiáng)企業(yè)能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。
五、工業(yè)余熱利用面臨的挑戰(zhàn)
技術(shù)瓶頸：
低溫余熱（<100℃）利用效率低，缺乏經(jīng)濟(jì)高效的回收技術(shù)。
余熱資源分散、波動大，難以穩(wěn)定回收和利用。
投資成本高：余熱利用項目初期投資較大，尤其是遠(yuǎn)距離輸送和儲熱系統(tǒng)建設(shè)成本高，中小型企業(yè)推廣難度大。
系統(tǒng)匹配復(fù)雜：余熱來源與用熱需求在溫度、流量、時間上可能不匹配，需要復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)控。
政策與市場機(jī)制不完善：缺乏統(tǒng)一的余熱價格機(jī)制和激勵政策，跨企業(yè)、跨行業(yè)的余熱交易體系尚未成熟。
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范缺失：余熱利用設(shè)備和系統(tǒng)的設(shè)計、運行標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，影響項目的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
六、發(fā)展趨勢
技術(shù)創(chuàng)新：研發(fā)高效低溫余熱回收技術(shù)（如新型 ORC 工質(zhì)、超臨界二氧化碳發(fā)電）、智能化余熱調(diào)控系統(tǒng)。
多能互補(bǔ)與集成：將余熱利用與光伏、風(fēng)電、儲能等技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)，提高能源利用靈活性。
區(qū)域化與規(guī)模化：推動工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)間的余熱共享，建設(shè)區(qū)域性能源中心，實現(xiàn)余熱集中回收和利用。
政策驅(qū)動：政府出臺補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠、碳排放交易等政策，鼓勵企業(yè)開展余熱利用項目。
數(shù)字化管理：利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對余熱資源進(jìn)行實時監(jiān)測和優(yōu)化調(diào)度，提高系統(tǒng)運行效率。