廢氣余熱回收是通過對工業(yè)廢氣中的余熱進行有效收集和利用，提高能源利用效率，降低生產成本并減少環(huán)境污染的一種技術。以下是廢氣余熱回收的原理及其利用的詳細說明：

1. 廢氣余熱的來源和特點

1.1 來源

廢氣余熱主要來自于工業(yè)生產中的高溫排放氣體，常見的來源包括：

• 鍋爐煙氣：電廠、化工廠等燃煤、燃氣鍋爐的排煙。

• 工業(yè)窯爐廢氣：如鋼鐵、陶瓷、玻璃生產中的高溫廢氣。

• 化工過程廢氣：如石化企業(yè)裂解爐或反應釜的排氣。

• 烘干/焙燒工藝：如食品、造紙和建材行業(yè)的干燥設備。

1.2 特點

• 溫度范圍廣：從中低溫（100~300°C）到高溫（300°C以上）。

• 流量波動：廢氣流量可能因生產負荷變化而波動。

• 成分復雜：廢氣中可能含有粉塵、有害氣體或水蒸氣。

2. 廢氣余熱回收的原理

廢氣余熱回收的基本原理是通過換熱設備將廢氣中的顯熱或潛熱轉移到其他工質中，用于滿足后續(xù)工藝或輔助能源需求。核心技術包括：

2.1 顯熱回收

通過換熱器回收廢氣的高溫顯熱，傳遞給空氣、水或其他介質：

• 顯熱是氣體溫度高于環(huán)境溫度時所攜帶的熱量。

2.2 潛熱回收

廢氣中的水蒸氣冷凝時釋放的潛熱被回收：

• 潛熱利用通常需要廢氣降溫至露點以下。

3. 廢氣余熱的利用方式

3.1 熱能直接利用

• 預熱空氣或燃料：

• 廢氣余熱用于預熱燃燒空氣或燃料，降低主加熱系統(tǒng)的能耗。

• 應用：鍋爐、加熱爐。

• 工藝用熱：

• 直接將回收的熱量用于生產工藝，例如物料干燥、焙燒、蒸汽生產等。

3.2 熱電聯(lián)產

• 蒸汽或熱水制備：

• 高溫廢氣用于產生蒸汽或加熱水，供生產或區(qū)域供暖使用。

• 發(fā)電：

• 高溫廢氣驅動蒸汽輪機或有機朗肯循環(huán)（ORC）系統(tǒng)發(fā)電。

• 應用：鋼鐵、石化行業(yè)。

3.3 吸收式制冷

利用廢氣余熱驅動吸收式制冷機組（如溴化鋰機組）進行制冷：

• 應用：化工、食品行業(yè)冷卻需求。

3.4 轉化為低溫熱能

• 蓄熱技術：

• 將廢氣余熱存儲在蓄熱體中，用于不連續(xù)性供熱需求。

• 熱泵技術：

• 提升低品位余熱的溫度，用于高溫工藝需求。

4. 常用余熱回收設備

4.1 熱交換器

• 管殼式換熱器

• 板式換熱器

• 翅片式換熱器

4.2 余熱鍋爐

• 回收廢氣熱量用于產生蒸汽或熱水。

• 廣泛用于鋼鐵廠、電廠等高溫廢氣場景。

4.3 蓄熱式換熱器

• 利用蓄熱材料吸收和釋放熱量，適合不連續(xù)廢氣的回收。

4.4 熱電轉化設備

• 熱電發(fā)電系統(tǒng)，例如ORC或卡林納循環(huán)設備。

5. 廢氣余熱回收的經濟效益和環(huán)境效益

5.1 經濟效益

1. 降低能源消耗：

• 減少燃料消耗，直接節(jié)省運行成本。

2. 提高設備效率：

• 減少熱量損失，提高生產線整體能源利用率。

3. 延長設備壽命：

• 降低廢氣溫度，減少排煙設備的熱損害。

5.2 環(huán)境效益

1. 減少溫室氣體排放：

• 減少化石燃料使用，降低CO?排放。

2. 降低大氣污染物排放：

• 通過回收余熱后進一步處理，提高廢氣凈化效率。

3. 符合環(huán)保法規(guī)：

• 滿足國家節(jié)能減排政策要求。

6. 面臨的挑戰(zhàn)

• 廢氣成分復雜：高含塵、高腐蝕性廢氣對設備壽命和換熱效率提出挑戰(zhàn)。

• 余熱利用率受限：低溫余熱的高效利用需要更先進的技術。

• 初期投資較高：余熱回收系統(tǒng)的設備及安裝成本可能較高，但投資回報期較短。

7. 未來發(fā)展方向

1. 高效換熱技術：

• 開發(fā)耐高溫、抗腐蝕的新型換熱材料和設備。

2. 低品位余熱利用：

• 提升熱泵和有機朗肯循環(huán)等技術的效率，擴大低溫余熱的應用范圍。

3. 智能化管理：

• 結合物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)技術，實現(xiàn)余熱利用系統(tǒng)的實時監(jiān)控和優(yōu)化運行。

4. 多功能余熱系統(tǒng)：

• 集供熱、制冷和發(fā)電于一體的綜合余熱利用方案。

廢氣余熱回收不僅是節(jié)能減排的重要途徑，更是實現(xiàn)綠色制造和可持續(xù)發(fā)展的關鍵技術環(huán)節(jié)。