廢熱

業產產產程熱、熱：廠～取暖。

廢熱收基()廢熱源泛指廠收設備排稱。排針言，包括蒸汽鍋爐、熱媒鍋爐、焚化爐、加熱爐、電弧爐、水泥窯等的煙道氣體排放，其中多數仍有相當的熱能未被有效利用。間接排放主要以製程因操作單元及系統需求，需用水冷或氣冷等方式間接移除製程內熱能以滿足後續程序所需，既使產品或製程排放水亦需進一步冷卻，以達到適合貯存及廢水處理的要求。 (二)廢熱特性需朝定性、定量兩方面來考慮。定性者即是否連續性，有很多間歇性的熱能排放較無法有效回收，譬如鍊鋼所需的電弧爐、轉爐、精鍊爐等都采批次作業，即使有大量熱能釋出，截至目前尚無較經濟有效的熱能回收方式，比較可行的是利用電弧爐的高溫排放來預熱廢鐵進料，但這往往因位置空間的限制，無法在既有廠區內作有效熱回收的改善，需在初始規劃設計時即列入考慮為宜，目前國內鍊鋼近二十家業者，僅有一家朝此改善努力。另外，熱能載體的流量溫度亦相當重要，溫度越高，越有利用價值。所謂定量系對熱能載體流量而言，流量越穩定，越具有回收價值。實際上在設計廢熱回收系統時，定性與定量兩者需同時考慮，方能規劃較具經濟效益，又能操控穩定較長使用壽命才能符合需求。 (三)廢熱回收硬體設備廢熱回收硬體設計可分直接回收設備及間接回收設備。直接設備如熱交換器可直接將廢熱載體的熱能透過換熱器轉換給需被加熱的流體，或直接將廢熱載體的熱能在乾燥機內與需被乾燥物體作直接接觸，可同時作質量與能量的傳遞。間接回收設備需透過適當介質來傳遞熱能，不能單以設備稱之，而應視為廢熱回收系統，例如吸收式冰水的應用，熱管(Heat Pipe)及卡林那循環(Kalina Cycle)等應用，都是透過適當介質來作系統內熱能的傳輸。無論直接或間接設備，除了廢熱特性考慮外，對工安、環保、衛生、整潔等皆需一併納入考慮。(四)軟體設計熟悉廢熱特性，對硬設備的認知，加上足夠的工程設計經驗，方能規劃較具經驗效益且安全可靠的熱回收系統。這其中免不了需有自動監控系統，一方面確立系統的穩定性，並可作歷史記錄，以利追蹤、保養維護及改善的依據。汽電共生系統可同時產生蒸汽與電力，在一工業區內需大量蒸汽及電力時，可興建汽電共生廠作為工業區內蒸汽與電力之供應者，其優點主要在於由業者自行籌建，評估工業區內實際蒸汽與電力用量，興建符合需求之規模，節省建廠支出；就近供應蒸汽與電力予製程廠，免除能源於輸送中所造成之損失；直接由蒸汽供應製程廠所需熱能，熱效率高可達52%以上。廢熱回收節能手法(一)空氣預熱 蒸汽鍋爐、熱媒鍋爐及加熱爐等，利用其排放高溫與空氣換熱，可提升燃燒空氣溫度，降低排氣溫度達到回收廢熱目的。最終排氣溫度需顧及酸露點，避免腐蝕影響設備使用壽命。以燃油1 %硫份而言，換熱器(預熱器)冷端管壁溫度不得低於110℃；硫份0.5%，管壁溫度不得低於80℃。此處需強調的是管壁溫度非排氣溫度。 (二)鍋爐飼水預熱 蒸汽鍋爐及其它加熱爐的高溫排氣可用來預熱鍋爐飼水，因氣水熱傳較氣氣熱傳高，相對其熱傳面積可較小，比空氣預熱器來的經濟些。其它較高溫的排氣如加熱爐或水泥窯等，甚至可設置廢熱鍋爐來產生蒸汽。(三)鍋爐連續排放顯熱回收 一般低壓鍋爐採用間歇性排放，不利於回收。飼水泵浦采高低液位補充進水，不僅造成大量爐水挾帶影響蒸汽質量，且爐水水質變化差異大，不當的間歇性排放造成無謂熱損失及水資源流失。採用連續進水及排放，不僅水質控制穩定，減少排放量，亦可減少化學品添加量。 (四)除氧櫃排氣熱回收 除氧櫃利用蒸汽吹驅鍋爐飼水中氧氣。除氧櫃蒸汽排放量0.5~1.0%。利用此排氣溫度，可預熱進除氧櫃的補充水，可相對減少吹驅蒸汽用量，達到節能效果。除氧櫃流量平衡 STM＋W＝BFW＋V；V＝1%STM 熱量平衡 STM×hS＋W×hW＝BFW×hBFW＋V×hV 除氧櫃質量平衡 50℃補充水＋水蒸汽 = 1% 排氣＋110℃鍋爐飼水 20,000＋Ws = 0.01 Ws＋Wf 熱能平衡 20,000×50＋650.6×Ws = 0.01 Ws×642.8＋Wf×110 Ws = 2242 Kg/Hr V = 22.4 Kg/Hr (排氣) λ= 533 Kcal/Kg 22.4×533×8,000hr÷9,700÷1,000 = 9.85 KL 12,000元×9.85 KL = 118,200 元 此回收熱可用來預熱部份補充水。 (五)冷凝水回收槽閃沸蒸汽熱回收 一般而言，冷凝水回收是提高鍋爐效率最顯著，且回收報酬率最大的方式。不僅熱量回收，且水資源及化學品皆可相對節約。高壓冷凝水經卻水器降壓后即形成閃沸蒸汽，經回收管至貯槽排氣口排放，不僅熱能浪費，亦造成水資源的流失。可在進回收槽前裝設熱交換器來預熱補充水，或在排氣口裝預熱冷凝器回收熱能及水資源。冷凝水回收需考慮製程污染，輕微污染可藉由活性碳及過濾等方式處理。污染嚴重則需找出污染源儘速修復。(六)壓縮機壓縮熱回收 空氣壓縮機的壓縮熱可用來再生儀錶空氣用的乾燥機內乾燥劑。經過壓縮后的空氣，壓縮比愈大溫度愈高，以往直接用冷卻水將空氣冷卻，未能有效利用此壓縮熱。目前國外許多空氣乾燥機廠商紛紛推出壓縮熱回收乾燥機(Heat of Compression dryer)。事實上，將現有管路加以修改即能達到相同的功能。其優點： (1) 回收壓縮熱再生乾燥劑。 (2) 取消或節省再生加熱器所需電能或熱能。 (3) 無吹驅損失。其缺點： (1) 壓縮機負載變化時，壓力露點溫度改變。 (2) 壓力露點溫度-18℃~4℃，可能無法滿足需求。 (3) 僅適用於無油式壓縮機。 (七)塗布烘烤熱回收 塗布烘烤作業在車體、彩鋼、有色鋼板等應用廣泛，一般用熱風(空氣)將溶劑或水份(水性塗料)蒸發，由於環保問題，其廢氣VOC排放需再處理，有效利用VOC焚化爐燃燒排氣廢熱加熱烘箱所需熱風，可節省焚化爐及烘箱能源使用。(八)聚酯粒乾燥 聚酯粒經切粒及離心脫水后，尚需經結晶及乾燥製程以達到所需質量。結晶乾燥用160 ℃熱風(空氣)，逆向流經乾燥塔及結晶塔，經袋式除塵后溫度仍有120℃，由冷卻器降溫至50 ℃以下進乾燥機(吸附式)脫水，再用加熱器升溫至160℃循環使用。應可回收120℃熱風餘熱用來預熱除濕的循環風，可節省加熱器及冷卻器之負荷。目前國內業者幾乎皆無此節能措失。(九)污泥乾燥 各工廠廢水處理產生之污泥含水份60~70%，往往增加委外處理費用，若將水份脫除至25%，可使污泥減重一半。 (1) 利用鍋爐，加熱爐，焚化爐等高溫排放氣體直接乾燥，此方式乾燥機成本最低，唯需顧及有機氣體排放及臭味，另外因熱源與污泥位置需謹慎評估。 (2) 利用高溫廢熱加熱媒介物(水)，以間接乾燥污泥，間接加熱熱傳面積較大，設備投資成本較高，但輸送成本較低，亦較潔凈，排放廢氣量少等優點。(十)濃縮蒸發熱回收 將幾個蒸發器串聯運行的蒸發操作，使蒸汽熱能得到多次利用，從而提高熱能的利用率，多用於水溶液的處理。在三效蒸發操作的流程(見圖4併流三效蒸發流程)中，第一個蒸發器(稱為第一效)以生蒸汽作為加熱蒸汽，其餘兩個(稱為第二效、第三效)均以其前一效的二次蒸汽作為加熱蒸汽，從而可大幅度減少生蒸汽的用量。每一效的二次蒸汽溫度總是低於其加熱蒸汽，故多效蒸發時各效的操作壓力及溶液沸騰溫度沿蒸汽流動方向依次降低。依據二次蒸汽和溶液的流向，多效蒸發的流程可分為﹕c併流流程。溶液和二次蒸汽同向依次通過各效。由於前效壓力高於後效，料液可藉壓差流動。但末效溶液濃度高而溫度低，溶液黏度大，因此傳熱係數低。d逆流流程。溶液與二次蒸汽流動方向相反。需用泵將溶液送至壓力較高的前一效，各效溶液的濃度和溫度對黏度的影響大致抵消，各效傳熱條件基本相同。e錯流流程。二次蒸汽依次通過各效，但料液則每效單獨進出，這種流程適用於有晶體析出的料液。再生蒸汽溫度與末效冷凝器溫度相同(即總溫度差相同)條件下，將單效蒸發改為多效蒸發時，蒸發器效數增加，生蒸汽用量減少，但總蒸發量不僅不增加，反而因溫度差損失增加而有所下降。多效蒸發節省能耗，但降低設備的生產強度，因而增加設備投資。在實際生產中，應綜合考慮能耗和設備投資，選定最佳的效數。燒鹼等電解質溶液的蒸發，因其溫度差損失大，通常只採用2~3效﹔食糖等非電解質溶液，溫度差損失小，可用到4~6效﹔海水淡化所蒸發的水量大，在採取了各種減少溫度差損失的措施后，可採用20~30效。 (十一)蒸餾塔熱回收 工廠內為分餾及精緻制產品皆有設置蒸餾塔，亦為耗能重要設備。底部有蒸汽再沸器，加熱塔底溫度，頂部往往用水冷卻器或空氣冷卻器將汽化產品冷凝為液體，幾乎底部所加之熱量完全由頂部冷卻器移除，實為一大浪費。最有效可行方式為預熱本塔進料，或其它流體之預熱，唯需注意進料位置之調整，以免影響整體之平衡操作。塔頂餘熱應先予以回收至某一程度后再用水冷卻器或空氣冷卻器冷凝至所須溫度。迴流溫度應以飽和溫度為佳以減少熱能無謂消耗。廢熱回收裝置廢熱回收裝置是在原有空調上加裝副件，開空調的同時將排出室外的熱量利用廢熱回收裝置，達到廢熱再回收再利用的目的。廢熱回收機加裝后在空調原有功能不變的情況下，增加餘熱回收及熱泵熱水功能，達到雙用效果。適合場所非常廣市場潛力大、推廣安裝使用簡便，如：工廠，酒店，美容美髮店，沐足，桑拿，學校，醫院，家庭，辦公樓等需要大量熱水的場所。●在現有空調機組上增加副件，充分利用共用能源，節省電費開支。●安裝時，只需要在空調主機上找到壓縮機開關動作點及風扇主電源(如冷暖機找到四通閥線)線路串入餘熱回收控制板即能實現。●所有機組可以同時使用一個水箱，集中網路，統一管理。●在使用空調冷氣的同時產生真正免費熱水(一年之中有2/3的時間需要開冷氣)冬天不使用空調時，能自動轉換成熱泵機制熱水。●當使用熱水量大時，當空調用量少，熱水量不夠時，系統能自動啟動空調轉換成熱泵使用，達到空調冷氣與熱水兩不誤。●一套中央熱水控制板能同時控制32台餘熱回收器或同時能控制16台熱泵機組，擴展容量非常大。只須一根四芯線，就能實現統一網路控制，間距可達數百米，同時它可以自動調配機組以達到熱水的供給量大小的要求。●每台機組自動編號管理，故障代碼自動識別，全面實現智能化網路化自動運行控制管理。廢熱鍋爐”廢熱鍋爐”;英文對照waste heat boiler; ”廢熱鍋爐”;在工具書中的解釋又稱餘熱鍋爐, 是利用生產過程中的高溫流體作為熱源使水沸騰汽化產生蒸汽的熱交換器。它既是使高溫流體冷卻達到工藝所要求的溫度的冷卻器, 又是利用餘熱提供蒸汽節約能源的動力裝置。目前, 在合成氨、石油煉製、硫酸等生產過程中都普通使用廢熱鍋爐, 有助於使生產過程所需要的動力和熱能得以全部或部分自給。”廢熱鍋爐”;在學術文獻中的解釋在工業生產中，往往會有大量廢熱產生，而為避免能源的浪費，通常使用鍋爐來回收熱能，併產生蒸汽。這種鍋爐又稱為廢熱鍋爐。