Page 68 - 工业节能技术及创新应用

工业节能技术及创新应用

余热梯级利用的定量分析和评价方法缺乏；工业余热利用的传递和存储技术落后；

中低温余热利用的热功转换效率偏低等。解决工业余热利用的上述技术瓶颈是其
高效综合利用的关键。
因此，近几年，围绕以下关键科学问题开展了深入细致的研究。①工业余热“温
度对口、梯级利用”科学用能原则的定量化；②余热利用中多形态热质传递、热

能存储的协同强化原理与机制；③中低品位余热高效热功转换及能级提升的机理
与集成优化理论。本专题反映了我们研究团队针对以上关键科学问题，在热流科
学基本原理、余热高效利用技术与工程应用 3 个层面的部分研究结果。在基本原

理层面，以传热过程优化的耗散分析为基础，进一步发展了用于换热器设计的动
量和质量概念，总结了朗肯循环中凝汽器管束布置的原则与要点并应用于新型管
束布置的设计；针对能量梯级利用中的能级匹配问题，提出了可用能势和可用势
Industrial Energy-saving Technology and Innovative Application
能级作为定量化评价指标，指导了不同余热资源利用的有机朗肯循环工质匹配。

在余热利用技术层面，针对工业余热间歇性特点，研究了多孔介质对相变和热化
学蓄热特性的影响；针对工业余热工作介质含尘的特点，构建了包含积灰形状演
化、颗粒沉积和脱离机理的数值模型，模拟了单排换热管表面的积灰过程，获得

了积灰的生长规律；针对工业烟气具有含尘量大、含黏性物质及含腐蚀性气体多
的特点，从烟气侧积灰、磨损及腐蚀 3 个方面，分别总结了形成原因的机理和影
响因素、特性计算及部分实验研究的进展，同时介绍了作者团队近年来的主要研

究结果，并展望了未来研究方向，希望对解决防积灰、防磨、防腐烟气换热器的
设计难题、推动中低温烟气余热高效利用相关技术的发展起到积极作用。在工程
应用层面，基于以上理论和技术，建立了水泥回转窑余热回收系统，并进行了余

热锅炉性能的全尺寸数值模拟研究，为新型余热锅炉运行参数的选择提供了参考；
针对热功转换效率偏低的瓶颈，开发了适用于中低温余热资源利用的单螺杆膨胀
机技术，并以压缩空气及水蒸气为工质进行了实验研究。节能减排是中国的基本
国策，通过解决中国工业余热利用存在的技术瓶颈的关键科学问题，将对提高中

国工业余热的回收利用水平、实现节能减排的基本国策具有重要的战略意义。希
望通过该研究内容的介绍，抛砖引玉，促进中国工业余热利用技术的交流，为该
领域的学术研究和技术开发提供建议和参考，提升中国工业余热高效利用的基础

理论和关键技术的自主创新能力，推动中国工业领域的节能减排，为提高中国工
业的能源利用效率做出应有的贡献。

60