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1、第第3 3章章 余热利用技术余热利用技术本章主要内容第一节 概述第二节 蒸汽回收利用第三节 凝结水回收利用第四节 常压二次蒸汽回收利用第五节 热泵技术及应用第六节 热管技术及应用第七节 板式换热器的应用第八节 典型行业的余热利用考纲要求所在节所在节考试标准考试标准适用范围适用范围要求要求内容内容3.1 概述概述识记识记余热资源的概念余热资源的概念余热资源的分类余热资源的分类余热利用的余热利用的原则原则领会领会余热余热利用应利用应注意的问题注意的问题3.2蒸汽回收利用蒸汽回收利用识记识记蒸汽回收利用的蒸汽回收利用的方式方式领会领会蒸汽回收原理蒸汽回收原理3.3凝结水回收利凝结水回收利用用识记识记
2、蒸汽疏水器必需具有的能力和性质蒸汽疏水器必需具有的能力和性质蒸汽疏水器的分类蒸汽疏水器的分类冷凝水回收系统类型及最佳回收利用方式冷凝水回收系统类型及最佳回收利用方式领会领会按防汽蚀原理分类，凝结水回收装置类型按防汽蚀原理分类，凝结水回收装置类型应用应用凝结水回收技术的选择凝结水回收技术的选择考纲要求考纲要求所在节所在节考试标准考试标准适用范围适用范围要求要求内容内容3.4常压二次蒸汽常压二次蒸汽回收利用回收利用识记识记常压二次蒸汽主要汽源类型常压二次蒸汽主要汽源类型3.5热泵技术及热泵技术及应应用用识记识记热泵的概念及热泵的概念及技术技术特点特点领会领会压缩式热泵、吸收式热泵的原理及构成压缩式
3、热泵、吸收式热泵的原理及构成应用应用热泵热泵COP值的计算值的计算热泵在节能领域的应用热泵在节能领域的应用3.6热管技术及应热管技术及应用用识记识记热管的概念及组成热管的概念及组成领会领会热管原理热管原理应用应用热管在热管在工业工业领域应用领域应用3.7板式换热器的板式换热器的应用应用识记识记板式换热器的板式换热器的概念及概念及特点特点领会领会板式换热器选型时应注意的问题板式换热器选型时应注意的问题教师导读 我国工业企业的余热利用潜力很大，余热利用在当前节约能源中占重要地位。余热资源的回收利用，要求工艺上需要，技术上可行，经济上合理和保护环境。如何应用当代最新科学技术，充分利用余热资源是本节的
4、主要内容。本章介绍余热资源回收利用的常用节能技术的原理和应用，对蒸汽回收利用、凝结水回收利用、二次蒸汽回收利用热泵技术、热管技术、板式换热器技术等余热利用技术原理及应用进行了深入介绍。最后对余热利用典型节能技术实例进行了介绍。本章的重点为：余热资源的分类，各种余热资源利用的主要方法，余热利用的典型节能技术原理和应用。本章的难点是：蒸汽凝结水回收利用技术、热泵技术。3.1 3.1 概述概述余热资源概念余热资源概念(P(P71727172)：指在指在目前条件目前条件下有可能回收和重复利用而下有可能回收和重复利用而尚未回收利用尚未回收利用的那部的那部分能量。余热资源的利用不仅决定于能量本身的品位，还
5、决定于生产发展情况和科学技分能量。余热资源的利用不仅决定于能量本身的品位，还决定于生产发展情况和科学技术水平，也就是说，利用这些能量在技术上应是可行的，在经济上也必须是合理的。术水平，也就是说，利用这些能量在技术上应是可行的，在经济上也必须是合理的。余热资源的分类（余热资源的分类（P72P74)P72P74)：按余热资源的来源不同可划分为如下六类：按余热资源的来源不同可划分为如下六类：高温烟气的高温烟气的余热；高温产品和炉渣的余热；冷却介质的余热；可燃废气、废液和废料的余热余热；高温产品和炉渣的余热；冷却介质的余热；可燃废气、废液和废料的余热；废汽、废水余热；化学反应余热。；废汽、废水余热；化
6、学反应余热。按温度划分为如下三类：按温度划分为如下三类：高温余热，指温度高于高温余热，指温度高于500500的余热资源；中温余热，的余热资源；中温余热，温度在温度在200500200500之间的余热资源。低温余热，温度低于之间的余热资源。低温余热，温度低于200200烟气及低于烟气及低于100100的液体的液体属于低温余热资源。属于低温余热资源。3.1 3.1 概述概述余热利用的原则及应注意的问题（P76P78):余热的回收利用方法，随余热资源的不同而各不相同。余热利用的方法总体可分为热回收和动力回收两大类。通常进行回收余热的原则如下。对于排出高温烟气的各种热设备，其余热应优先由本设备或本系统
7、加以利用。在余热余能无法回收用于加热设备本身，或用后仍有部分可回收时，应用来生产蒸汽或热水，以及产生动力等。要根据余热的种类，排出的情况，介质温度，数量及利用的可能性，进行企业综合热效率及经济可行性分析，决定设置余热回收利用设备的类型及规模。应对必须回收余热的冷凝水，高、低温液体，固态高温物体，可燃物和具有余压的气体、液体等的温度、数量和范围制定利用的具体管理标准。3.1 3.1 概述概述 在余热回收利用中，需特别考虑下述几个方面。余热回收利用中，企业的注意力首先要放在提高现有设备的效率上，尽量减少能量损失，决不要把回收余热建立在大量浪费能源的基础之上。余热资源很多，不是全部都可以回收利用，余
8、热回收本身也还有个损失问题。在目前的技术和经济条件下，一部分是应该而且可以利用的，另一部分目前还难以利用，或利用起来不合算。余热的用途从工艺角度来看基本上有两类：一类是用于工艺设备本身；另一类是用于其它工艺设备。通常把余热用于生产工艺本身比较合适。这一方面回收措施往往比较简单，投资较少；另一方面，在余热供需之间便于协调和平衡，容易稳定运行。若把余热回收后利用到其它工艺设备上，而它又是不易或不能储存的，余热的回收与利用一定要很好配合，否则相互牵扯难以发挥效果。这是因为，余热的多少随余能发生设备的运行条件而变化，余热供应一般不太稳定；发生能量需求变化时，余热发生设备不能随之变化，即余热回收与利用无
9、法保持同步。3.2 蒸汽回收利用 蒸汽回收利用的原理（P78P79)：蒸汽有一个特性，就是用过以后还可继续使用，用的次数越多，能量的利用就越充分。因此，使用蒸汽的热力设备，要根据蒸汽的压力和温度合理使用。品位较高的蒸汽，尽量多次利用，以发挥蒸汽的效能，为了有效利用蒸汽，要根据不同的需要选择合适的蒸汽参数，用过的蒸汽不要轻易排掉，应想方设法继续使用，最好直到无法利用为止，尽量做到一汽多用的目的。3.2 蒸汽回收利用 蒸汽回收利用的方式（P79)：蒸汽余热的利用方式有两种：一种是热利用，即把余热当做热源来使用；另一种是动力利用，即把余热通过动力机械转换为机械能输出对外做功。余热与能量具有相同特性，
10、可以相互转换，取得机械能、电能、热能、光能等，以满足各种不同的用途。在动力利用方面，主要是通过蒸汽透平等设备带动水泵、风机、压缩机等直接对外做功，或带动发电机转换为电力。在热利用方面，可通过换热器、加热器等设备去预热燃料、空气、物料，干燥物品，加热给水，生产蒸汽，供应热水等。无论是余热的动力回收还是热利用，都离不开换热设备。因此各种类型的热交换器仍是余热利用最主要和最基本的设备，按其用途来看，有余热锅炉、加热器（水油或其它介质）冷却器、冷凝器、空气预热器、蒸煮器、蒸发器、蒸馏器、干燥器等。按其工作原理来看，最常用的是表面式（亦称间壁式）换热器，混合式（亦称直接接触式）换热器，蓄热器（亦称再生式
11、）换热器，此外还有热管式换热器，热泵系统等，这是近年来正在开发应用的一种新型高效换热器，它具有很高的传热性能及其它一系列优点。3.3 凝结水回收利用凝结水回收利用的意义（P81)：一般用汽设备利用的蒸汽热量，只不过是蒸汽的潜热，而蒸汽中的显热，即冷凝水中的热量，几乎没有被利用。冷凝水温度相等于工作蒸汽压力下的饱和温度。蒸汽压力越高，冷凝水热量越多。如果不加以回收，不仅损失热能，而且也损失了高度洁净的水，导致锅炉补给水和水处理费用增加。通常用汽设备（如蒸发器、烘燥机）排出的凝结水，其热量占蒸汽热量的12%15%，回收凝结水就回收了这项热量，提高了蒸汽的热能利用率，节省了燃料。凝结水温度比新鲜的锅
12、炉给水温度高，用100的凝结水代替30的锅炉给水，约可节约燃料12%。另外，凝结水是品质良好的锅炉给水，回收至锅炉房，可以节省大量水处理费用，又可减少锅炉的排污热损失，使锅炉热效率提高2%3%。3.3 凝结水回收利用 凝结水的排放过程通常由蒸汽疏水器完成。蒸汽疏水器是使蒸汽与凝结水分开并使后者自行排出的疏水装置。在放走凝结水的同时，疏水器又能防止蒸汽漏出。蒸汽疏水器必须具有的能力和性质：在排除疏水时蒸汽不会逃逸，要求快开快闭；蒸汽漏失应少于排水量的3%。排放疏水的同时能排走空气。适用于较广的压力范围压力变化不大时不应影响其排放能力或允许有较高的背压，利于排水和使冷凝水温度接近饱和温度。耐久、价
13、廉、质轻、部件少，容易维修和检查其动作元件。蒸汽疏水器的分类：按使用压力可分为低压、中压、高压和超高压；按容量可分为小容量、中容量，大容量；按连接方式可分为螺旋式、法兰式、插套式；按结构分可分为机械式、热静力式、热动力式等。3.3 凝结水回收利用冷凝水回收系统类型及最佳回收利用的方式（P82)：冷凝水的最佳回收利用方式，就是将冷凝水送回锅炉房，作为锅炉给水。冷凝水回收系统可分为开式和闭式两类。所谓开式系统，即从用汽设备来的冷凝水，经疏水器，或蒸汽动力设备的排汽经冷凝器凝结后，由冷凝水本身的重力（或由凝结水泵）排至凝水箱中。此凝水箱与大气相通，剩余凝结水温度大约是100，实际由于闪蒸散热或为防止
14、水泵汽蚀而加入凉水，回收温度仅在70左右，加之与大气相通有空气进入凝结水管道，容易引起管道腐蚀。但开放式系统装置简单，投资较少，与冷凝水直排相比，仍有一定的节能效果。在闭式系统中冷凝水收集箱是封闭式，系统内冷凝水压力始终保持高于大气的压力，使冷凝水水温低于该压力下的沸点，冷凝水的热能得到充分利用。而且闭式系统的冷凝水保持蒸汽原有品质，用于锅炉给水时，不会增加溶解氧量，也减少了锅炉补水量，减少了水处理的费用。3.3 凝结水回收利用 凝结水回收的主要障碍是水泵输送高温凝结水时的汽蚀现象。要防止汽蚀发生，必须采取各种防汽蚀措施，提高水泵入口处的压力，使凝结水温度低于该处压力对应的饱和温度。（因为压力
15、越高、饱和温度越高），最简单的措施就是提高水泵入口前凝结水的重力压头，把凝结水储罐布置在较高的位置，把凝结水泵布置在较低的位置。如果工艺条件不允许或者仅仅靠重力压头达不到要求，就需要使用专门的凝结水回收装置。按防汽蚀原理分类，凝结水回收装置有如下几种。3.3 凝结水回收利用凝结水回收系统类型(P82P85)：按防汽蚀原理分类，凝结水回收装置有如下几种。1、蒸汽加压法2、位差防汽蚀法3、喷射增压防汽蚀法4、往复式压缩机输送汽水两相流装置5、无疏水阀回收系统3.3 凝结水回收利用凝结水回收技术的选择(P86P88):1 1、按用汽设备使用蒸汽的压力和温度选择按用汽设备使用蒸汽的压力和温度选择(1)
16、(1)用汽设备疏水压力小于用汽设备疏水压力小于0.15 MPa0.15 MPa时，凝结水可以利用重力自时，凝结水可以利用重力自流回收。尽量用集水罐水泵吸入口的流回收。尽量用集水罐水泵吸入口的液位差提供防汽蚀压头液位差提供防汽蚀压头，如果工，如果工艺布置不能保证必要的防汽蚀压头，要采取专门的防汽蚀装置。艺布置不能保证必要的防汽蚀压头，要采取专门的防汽蚀装置。(2)(2)用汽设备疏水压力为用汽设备疏水压力为0.150.150.6 MPa0.6 MPa时，多数采用时，多数采用增压回收方增压回收方式回收凝结水式回收凝结水。(3)(3)用汽设备凝结水压力大于用汽设备凝结水压力大于0.6 MPa0.6 MPa时，时，采用高压、中压回水系采用高压、中压回水系统闪蒸装置，闪蒸汽供中压或低压用汽设备。统闪蒸装置，闪蒸汽供中压或低压用汽设备。闪蒸量小于或等于低压闪蒸量小于或等于低压热用户蒸汽使用量，具有周期使用系数时，直接利用。无中低压热用热用户蒸汽使用量，具有周期使用系数时，直接利用。无中低压热用户时，户时，设中压或低压热交换装置设中压或低压热交换装置，加热其他工艺介质，以达到相同的，加热其他工艺介质，
