高温烟气余热回收：哪些领域是目标市场？

CB风机

高温烟余热回收：哪些领域是目标市场？

   高温烟气是工业生产过程中必然产生的一种废气，其温度高达800~1200℃，具有成分复杂、含尘量高、腐蚀性强、工况变化大等特点，对环境和人类健康构成极大威胁的同时也浪费了大量的能源资源。

   因此，对于高温烟气的综合利用以及治理，一直是国内外学界和产业界研究的重要课题，也是余热资源的重点研究领域。如下图所示，高温烟气余热占余热资源比重的约50%。

▲中国余热资源结构分布

    有业内人士表示，“低温烟气和间歇性高温烟气余热，损失了我国每年约30亿吨标准煤的能源，必须收回来利用。”烟气余热回收可实现变废为宝，但在此之前，首先需要搞清楚的是，高温烟气都在哪里？

1、钢铁、冶金行业

   钢铁行业是我国的能源消耗大户，据统计，其总耗能占全国工业总耗能的15%左右。

   冶金企业从原料、烧结到炼铁、炼钢以及轧钢的生产过程中产生大量含有可利用热量的废气、废水、废渣。其中，炼钢产生的烟气余热资源约占整个余热资源的50%。

   新常态下的钢铁企业面临着产能过剩、成本过高等问题，降低生产成本是目前钢铁企业求生存谋发展的战略决策，以硅铁合金行业为例，作为钢铁工业的重要组成部分，硅铁矿热炉冶炼更是耗能大户，同时硅铁冶炼过程中产生的的高温烟气，存在着巨大的有效利用空间。

   硅铁就是铁和硅组成的铁合金。硅铁是以焦炭、钢屑、石英（或硅石）为原料，用电炉冶炼制成的铁硅合金。由于硅和氧很容易化合成二氧化硅，所以硅铁常用于炼钢时作脱氧剂，同时由于SiO₂生成时放出大量的热，必定使硅铁还矿热炉冶炼时产生高温烟气，原因是有初始的原料入炉后，在矿热炉高达2000多摄氏度的高温下，呈还原反应，主要受冶炼炉况和半封闭烟罩操作门开闭状况的影响。当出现刺火和踏料时，烟气量将大幅度上升，烟气温度可上升到600~900℃。因此硅铁冶炼产生的高温烟气是必然的。

2、电力行业

   火力燃煤发电在电力行业中占据着重要的位置。发电厂在燃烧煤、油、气等燃料时，燃料内部储存的化学能被释放出来，在高温下反应生成热能。这些热能会通过锅炉传输到水中，使水蒸气增温并形成高温高压蒸汽，推动汽轮机转动发电机。

    同时，在锅炉内部，燃烧产生的高温烟气在经过多个部位如过热器、再热器等进行换热和传质时，也会产生相当高的温度，达到几百摄氏度甚至更高。此外，在脱硝、脱硫等废气处理设备中，也需要高温条件来实现氮氧化物和二氧化硫等有害气体的去除，因此也会产生高温烟气。

3、供热行业

   我国北方地区冬季较寒冷，大多地方都需用锅炉进行集体供热，而锅炉在运行过程中会产生大量烟气。

   供热锅炉担负着为供给热源的重要作用，一般情况下，供热锅炉要完成整个的供热过程，要按照以下几个方面的要求步骤来运行：

   首先，要完成燃烧原材料向供热锅炉的运输过程。一旦燃烧原材料被运输进入供热锅炉之中，燃烧原材料就会在供热锅炉内部产生剧烈的燃烧。燃烧原材料的燃烧过程是一个剧烈的放热过程，在这一过程之中，会产生大量的能量；

    其次，当第一部的燃烧反应完成之后，燃烧原材料所产生的各种燃烧物质就会组合成为高温烟气部分，这一部分是包含着大量的热能资源的。这一部分产生的高温烟气就会顺着整个供热锅炉设备一直运行，一直经过供热锅炉的各个组成部分，将高温烟气之中所蕴含的热量传递给供热锅炉的各个组成部分，通过这一部操作过程，就完成了供热锅炉的供热过程。一般情况下，高温烟气的主要加热的部分就是水蒸气。

    最后，经过高温烟气热量传递生产出的水蒸气进入供热锅炉外部的外部供热设备，并将水蒸气之中所蕴含的热量传递给供热锅炉外部的保暖设备，完成供热锅炉供热运行过程。

4、耐火材料生产

    耐火材料是钢铁、水泥、玻璃、化工等国民经济产业生产运行和技术发展的基本材料，在高温工业生产发展中发挥着不可或缺的重要作用，主要是用于高温工业设备的内衬和保护。

    耐火材料的生产过程需要高温条件，因此在生产过程中也会产生高温烟气。具体来说，耐火材料主要是由一些粘土、矿物质等原料混合后，在高温下烧制而成。

    在耐火材料生产的烧结或烧成过程中，需要将原料置于高温窑炉中进行加热，使原料形成化学反应并结成固体材料。这个过程中，需要使用大量的能源，如燃煤、燃气等，使窑炉内部温度升高到相当高的水平。同时，随着气体通过窑炉时，由于发生了各种反应，还会产生大量的烟气和废气，其中包括高温烟气。

5、玻璃工业

    随着我国经济的飞速发展，玻璃制品被大量应用于航天、建筑、工业和通讯等各大领域，且需求量不断上升。

    玻璃行业作为国民经济发展不可或缺的重要材料工业，发展迅速，其耗能大，环境污染现象严重，主要污染来源于玻璃窑炉。玻璃窑炉是生产玻璃或玻璃制品时所使用的一种高温工业窑炉，是玻璃工业中的核心设备，其耗能量大约占据整个玻璃研制过程中总能耗的70%左右。玻璃窑炉在运行过程中会产生大量高温烟气。

    具体来说，玻璃制造主要包括以下步骤：1）将玻璃原料（如硅砂、碳酸钠、石灰石等）混合后，在窑炉中进行加热；2）原料在窑炉中经过化学反应，形成玻璃熔体，并维持在高温状态下；3）玻璃熔体通过喷嘴或模具等进行成型和冷却，形成不同形态的玻璃制品。

▲玻璃生产工艺流程图

    在这个过程中，使用了大量的燃料（如天然气、液化气、燃油等），使窑炉内部温度升高到几百摄氏度甚至更高，产生大量的高温烟气。同时，在熔融过程中，原料中可能存在杂质，如铁、镁等金属离子，这些杂质也会被氧化为气态物质，从而在烟气中存在一定的含量。因此，玻璃工业需要对烟气进行处理和净化，以满足环保要求。

6、陶瓷工业

   陶瓷工业是我国历史悠久的传统优势产业之一，在国民经济中占有重要地位。

    陶瓷工业的生产过程也需要高温条件，因此在陶瓷制造过程中也会产生高温烟气。

   陶瓷的制作过程：先将陶土或其他陶瓷原料进行筛选、混合，并加入一定的水分，制成泥浆；再通过成型、干燥等工序，形成定型的陶瓷坯体；最后将陶瓷坯体放入窑中进行高温烧结，使其形成成品陶瓷。

    在上述过程中，使用了大量的燃料（如天然气、液化气、煤等），使窑炉内部温度升高到几百摄氏度甚至更高，产生大量的高温烟气。同时，在窑炉内部的烧结过程中，陶瓷原料中的有机物质和水分会被分解和释放出来，从而形成一些挥发性有机物和水蒸气，这些物质也可能存在于烟气中。因此，陶瓷工业亦需要对烟气进行处理和净化。

7、石油、化工行业

   石油工业尤其是石油炼制过程中会产生一定数量的有毒有害气体。

    这些废气的来源有三：一是燃料燃烧，如车辆和内燃机设备的尾气、加热炉和锅炉的烟气，油田和炼油厂自备热电厂煤粉的燃烧烟气；二是石油天然气开发、集输、储运、加工过程中，在井口挥发放空或井喷泄漏的气体，输油管线、油罐泄漏气体，炼油厂和石油化工厂生产装置产生的不凝气、释放气和反响的副产品气体以及在废水与其他废弃物处理和运输中散发的恶臭和有害气体；三是石油天然气企业附属的机械厂和其他加工厂（管子站等）的气体废弃物（漆和涂料的挥发物等）。

   石油焦煅烧是电解铝用预焙阳极制备过程中的主要工序之一，目前，采用的煅烧设备主要有罐式煅烧炉、回转窑和回转床，其中国内主要采用罐式煅烧炉和回转窑，回转床在国外有应用。罐式煅烧炉因其具有煅烧质量高、碳质烧损低、生产连续稳定等优点，以及在生产运行成本和投资成本上的优势，越来越多的国内外业主采用罐式炉煅烧工艺生产煅烧焦。

   石油焦罐式煅烧炉煅烧带温度为1250~1350℃，炉体排出的烟气温度高达700~900℃。化工生产过程中，需要进行高温高压反应，从而产生了大量的高温烟气，这些烟气有时会高达600℃～1400℃。

   废气含有大量的粉尘，粉尘颗粒细，粒径小于5μm～10μm，甚至在亚微米级，在高温体系中粉尘粘滞力有较大变化，分离难度高，废气中含有害物质和氯化物、硫化物等有酸性气体存在，具有一定的腐蚀性，这些高温废气的排放，会对环境造成污染。

   因此，对于化工行业而言，高温烟气的综合利用和治理也是必须要考虑的问题。

8、水泥行业

   水泥工业在我国国民经济中占据重要地位，也是耗能大户，其能耗的很大一部分以窑尾烟气余热的方式浪费。

   在水泥生产过程中，需要进行高温煅烧，从而产生了大量的高温烟气。这些高温烟气会含有大量的灰尘和水泥窑尾气，因此需要进行治理。同时，也需要对高温烟气进行综合利用，以降低能源消耗和环境影响。

   通过余热发电进行余热利用，是水泥工业节能的途径。我国已投入使用的水泥窑烟气余热发电系统多利用高温烟气余热，其烟气温度达900~1000℃。随着水泥工业工艺的改进，水泥窑先用以预热、熟料、其排烟温度降至300~400℃，属于中温余热源。

   除了以上几个行业之外，食品、纺织等行业也需要进行高温烟气的治理和综合利用。

   高温烟气对于工业生产而言是一个既不可避免又不容忽视的问题。为了实现可持续发展和环境保护，各行业需加强对高温烟气的研究 和探索，寻找可行的治理方法和高效利用途径。

内容来源：网络