摘要：近年来，余热利用技术与应用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，并结合相关实践经验，分别从热交换技术、热功转换技术以及制冷制热技术等多个角度与方面，就余热利用技术与应用问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：余热；利用技术；应用
1前言
作为工业生产中的一项重要方面，对余热利用技术的应用极为关键。该项课题的研究，将会更好地提升对余热利用技术的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化余热利用工作的最终整体效果。
2概述
节能减排是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是一项极为紧迫的任务。我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价，这两者之间的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。余热属于二次能源，如果可以再次利用物料燃烧或融化所产生的热，那么将加大能源的利用率，减轻企业的成本。
3余热利用技术与应用探讨
3.1热交换技术
热交换技术是最直接的工业余热回收技术，指在保持能量形态不变的前提下，通过相应的换热设备，将其中的余热能量直接返回给自身的工艺过程。热交换技术能降低一次能耗，而且对余热回收基本没有温度限制，技术上已经非常成熟，效率较高。
3.2热功转换技术
热交换技术并未不改变能量的形态，对余热资源进行回收时仅仅使温度品位变低，其实质还是对能量的降级利用，由于回收大量存在的中低温余热资源的热交换技术经济性较差，因而被回收的热量可能无法满足工艺流程提出的要求。热功转换技术则与热交换技术不同，通过将余热转换为电能，提高了余热能量的品位，且更便于输送和使用，有效地克服热交换技术存在的不足，成为工业余热回收中的重要技术。
Stirling循环是由等温压缩、等容加热、等温膨胀以及等容放热四个过程组成的闭式循环，而Ericsson循环的过程与之相似，但是加热过程与Stirling循环不同，是由等温压缩、等压加热、等温膨胀、等压放热等四个过程组成[4]。尽管Ericsson和Stirling循环理论上循环效率较高，但上述循环为了实现整个部件的可逆传热，需要提供无限长传热时间和无限大换热面积，这在实际过程中很难达到。目前Stirling循环和Ericsson循环主要应用于高温热源驱动的500～900℃的50kW以下的小装机容量系统。
水蒸汽朗肯循环已经应用了几百年，技术发展成熟，是发电设备所采用的最广泛形式。值得一提的是，水蒸汽朗肯循环也能被用于低温热能发电当中，双压蒸发、复合闪蒸或汽轮机中间补气等应用于水泥余热发电的技术是其中的典型代表。但是因为余热发电过程中热源的温度比较低，并且受到应用对象规模和水蒸汽自身热物性等因素的影响，从系统效率、经济性以及系统稳定维护性考虑，水蒸汽朗肯循环主要应用于中高温大装机容量300～750℃的机组。
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3.3制冷制热技术
3.3.1余热制冷技术
余热制冷技术采用吸附式或吸收式的制冷系统，与传统压缩式制冷机组相比，对低品位热能进行有效利用，避免高品位的电力消耗，从而缓解电力供应不足的难题；由于所采用的制冷剂不含有破坏臭氧层的CFC类物质，天然环保，故节电能力和环保效益显著，在20世纪末，该技术得以广泛的应用。
吸附式采用解吸（发生）-冷凝-蒸发-吸附（吸收）的与吸收式制冷技术热力循环特性相似的循环往复过程。但是由于吸收式制冷通过发生器和吸收器实现解析和吸收过程，因而通常采用流动性良好的液体，如LiBr-H2O、NH3-H2O等水溶液作为工质；通过吸附器实现吸附式制冷的解析和吸附过程，吸附方式分为物理吸附和化学吸附两种，一般采用固体介质，例如分子筛-H2O和CaCl2-NH3等作为吸附剂。
3.3.2热泵技术
在工业生产中，存在着大量的略高于环境温度的30℃～60℃的废热，如工业冲渣水、冷却废水、火电厂循环水、水田废水以及低温的烟气、水汽等，而热泵技术常被用于回收此类温度低，但余热量大的余热资源。
热泵通过消耗部分机械能、高温热能和电能等高品质能量，将低温余热源的热量通过制冷热力循环"泵送"到高温热源，如温度达50℃及以上的热水，可满足工农商业各方面对热水有需求的建筑物采暖和蒸馏浓缩等工作。目前应用的热泵机组的供热系数一般为3～5，即消耗1KW电能，可以产生3～5KW的热量。
3.3.3低温余热发电技术
余热发电作为可以实现大规模低温余热利用的一种重要热功转换技术，本节单独对其进行讨论。余热发电包括OCR循环、水蒸汽朗肯循环及Kalina循环等。值得一提的是，余热发电作为整个工业生产系统中的补充环节，需要满足整个生产工艺和生产设备的需要，具有热源含尘量大、腐蚀性强，热负荷不稳定，安装场地受限等特点。
由于水蒸汽朗肯循环应用历史悠久，技术最成熟，是目前国内余热发电的主流技术。现阶段所使用的余热蒸汽发电技术主要包括单双压余热发电技术、以及闪蒸余热发电技术、补燃余热发电技术等。单压系统结构相对简单，投资较少，容易进行运行操作维护工作。双压系统和闪蒸发电技术均采用补汽式汽轮机，两者均适用于低温热源较多的情况，其中双压补汽式汽轮机补充的是低压过热蒸汽，而闪蒸系统补充的是饱和蒸汽，双压比单压系统在相同的条件下能多发电10%左右，但系统较为复杂。而补燃余热发电技术能利用厂网相对较少的富余高炉燃气，使汽轮机单位汽耗率有效降低，较大提高系统发电量，同时在一定程度上平衡了烟气、废气温度的波动，经济性和环境友好性较好。
4结束语
综上所述，加强对余热利用技术与应用问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的余热利用技术应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献：
[1] 蔡九菊，王建军，陈春霞等.钢铁企业余热资源的回收利用[J].价值工程.2016（10）：60-62.
[2] 崔民选.中国能源发展报告[M].北京：社会科学文献出版社.2017（01）：115-116.
[3] 李海燕，刘静.低品位余热利用技术的研究现状、困境和新策略[J].科技导报.2016（09）：88-89.
论文作者:刘雅超
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/8
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