熱傳遞機制
直接接觸式:廢氣與回收介質(如水、空氣)直接接觸換熱,適用于非腐蝕性廢氣(如冷卻塔)。
間接接觸式:通過金屬壁面隔離廢氣與回收介質,分為管式、板式、熱管式等結構,避免介質污染。
熱輻射式:利用特殊材料(如陶瓷蜂窩)吸收廢氣輻射熱,再通過傳導釋放熱量。
主流類型及適用場景
列管式換熱器:用于高溫、高壓廢氣(如鍋爐尾氣),耐腐蝕性強。
板式換熱器:體積小、換熱,適用于化工、食品加工的中低溫廢氣。
熱管式換熱器:無機械運動部件,適用于含塵或腐蝕性廢氣(如冶金、水泥行業)。
余熱鍋爐:將廢氣熱量轉化為蒸汽,用于發電或驅動其他設備(如鋼鐵廠高爐廢氣)。
核心部件
換熱元件:如翅片管、波紋板,通過增大表面積提升換熱效率。
防腐涂層:應對酸性或堿性廢氣(如硫酸霧、氯化物),常用陶瓷涂層或合金鍍層。
密封系統:防止廢氣泄漏,需耐高溫、抗蠕變材料(如石墨密封環)。
設計挑戰與解決方案
溫差應力:采用膨脹節或柔性連接,緩解金屬熱脹冷縮導致的形變。
積灰與堵塞:設置吹灰裝置(如聲波清灰、蒸汽吹掃)或優化流道設計。
腐蝕防護:針對不同廢氣成分選擇耐蝕材料(如針對硫化物選Inconel合金)。
行業應用案例
鋼鐵行業:高爐、轉爐廢氣余熱發電,降低焦炭消耗。
化工行業:反應器尾氣預熱原料,減少燃料消耗(如合成氨生產)。
電力行業:燃煤電廠煙氣余熱回收用于供暖或輔助鍋爐給水加熱。
玻璃/陶瓷行業:窯爐廢氣驅動熱泵或干燥其他物料。
經濟效益與環保價值
燃料成本降低:回收熱量可替代30%-50%的燃料需求,期通常2-5年。
碳減排貢獻:每回收1 GJ熱量可減少約0.1噸CO?排放,符合碳交易市場政策。
資源循環利用:高溫廢氣可驅動ORC(有機朗肯循環)發電,實現能源多級利用。