工业余热内循环利用,指的是产生的余热通过各种技术回收后,产物继续应用于工厂内。这种利用方式可自成体系、循环通畅,在工业余热利用、零碳园区等领域应用广泛。常用的方案包括以下三种:余热制蒸汽、余热制冷、余热废水零排放。
余热制蒸汽
利用蒸汽作为能源的生产工艺都会产生大量余热。这种情况下,采用余热制蒸汽技术,可以减少外部蒸汽消耗,具有很好的经济性。
余热制蒸汽有两种路线:一种是第二类吸收式热泵,一种是压缩式高温热泵。两种技术各有适用场合,能满足不同制蒸汽的需求。
第二类吸收式热泵(升温型吸收式热泵)以60℃以上的余热水、乏汽、单组分或多组分气体或液体作为驱动热源,无需消耗高品位能源,通过内部循环,可提供比余热源温度高30-60℃但不超过180℃的热水或饱和蒸汽。该设备不消耗外部能源,利用中温热源与低温环境之间的温差做功,运行费用低,但效率较低,转化效率在30%~50%。
压缩式高温热泵以电能驱动,通过压缩机对工质做功,将低品位能量提升至高品位,使其成为可在此利用的能量。该设备的余热利用率高,可以100%回收余热,但需要消耗较多电能,运行费用较高。
两类设备均可利用余热产生蒸汽,替代外购或自产蒸汽。项目的可行性与余热品位、所用蒸汽压力、外购或自产蒸汽价格相关,一般情况下,余热温度高、所用蒸汽压力较低、外购或自产蒸汽价格较高的项目,投资回收期短,具有很好的应用前景。
余热制冷
当余热温度比环境温度高30℃以上时,就具备余热制冷的能力。利用余热制冷的最佳设备是吸收式制冷机,它能够利用余热驱动,零能耗产生制冷效果,替代电制冷机具有明显的节电效果,可用于工艺制冷或舒适性空调。
余热制冷替代电制冷的可行性,在于余热温度、用冷温度和电价。当余热温度合适,足以产生合适的制冷温度时,可以100%替代电制冷机,投资回收期一般在1-3年。
某些工艺余热温度较低,或者需要的制冷温度较低时,吸收式制冷机无法满足使用要求,可以使用压缩吸收复合式制冷机,利用余热驱动吸收式制冷部分,降低冷却温度,大幅度降低电制冷的耗电量。这种项目的节电率可达50%~90%,项目投资回收期在2~5年。
余热废水零排放
废水零排放既是外部要求,更是企业自身发展的现实要求。传统废水处理技术往往成本高、能耗高,加重了企业的生产成本和碳排放。利用余热进行废水零排放,已经是行业内可落地、可盈利的成熟方案。
当厂区存在大量余热时,优先采用余热驱动的蒸发结晶工艺,当余热热量不足或品位较低时,再辅以电能驱动的MVR或冷冻蒸发结晶技术,既能满足污水处理需求,又大幅度降低运行成本,还可以进行水污分离、原料回收,具备很好的经济和社会效益。
该技术的经济性在于余热和MVR、冷冻等技术的优化配置,通过高度集成的系统和控制逻辑,优先深度使用污水余热,减少电能应用,是项目可行性的重中之重。








