余熱余能是相關(guān)過程和需求之中被認為無用的熱與能,并非全部都不可被再利用,實際上通過一定的方式仍然可以有效地利用這部分熱與能。這也是我們討論、關(guān)心這部分能量的目的之一。
另外,從能源科技的發(fā)展而言,能的合理利用與不斷提高的余熱余能利用水平有著密切的關(guān)系。
余熱余能的利用水平與相關(guān)時代的科技水平、生活、工作方式密切相關(guān)。
隨著可現(xiàn)代科技的不斷進步,今天的余熱余能,明天即可能部分的成為理論上的需求。也就是說能的利用水平的提高是與余熱余能的合理利用密切相關(guān)的。
今天被認為是余熱余能,明天即成了有效能或者減少了的余熱余能。
例如,在煉鋼過程中,過去將鋼水變成產(chǎn)品,要求先澆鑄→冷卻→變成鋼錠→加熱→滿足軋鋼工藝→產(chǎn)品,這樣在冷卻過程中會產(chǎn)生余熱,在加熱過程中又要增加能的消耗。
由于發(fā)明了連鑄技術(shù),則可直接利用鋼水進行軋制,不僅減少了加熱能的消耗,同時還減少了冷卻過程中的余熱。
再如,過去火力發(fā)電系統(tǒng),由于燃燒與傳熱火用損失和其它原因,使發(fā)電過程產(chǎn)生了大量煙氣余熱及冷凝余熱,并散失至大氣之中,系統(tǒng)效率很低。
近代,由于改善了燃燒及傳熱過程等,減少了火用損失引起的排煙損失及冷凝損失,使發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率達到了較高水平,低的達到40%左右,高的達到60~70%左右。
也就是說隨著發(fā)電方式的改變,充分利用了以火用損失表現(xiàn)的高位余能,達到了能的合理利用,獲得了系統(tǒng)發(fā)電效率的提高。
再例如,廢熱鍋爐的利用,大大地改善了工藝系統(tǒng)余熱的利用,從而將余熱變成了人們所需要的熱、功、電。
一般情況下,余熱余能既可能是由高位火用損失引起,也可能是由低位的熱損失引起。余熱余能雖然均屬于低位能,但是它們的來歷卻大不相同。有的是由于利用不好,產(chǎn)生了大量的火用損失而形成的;有的卻是正常利用后較少產(chǎn)生火用損失而形成的。
雖然它們在余熱余能的形式下屬于低位能源,但由于來歷不同,我們在考慮它們的回收利用時,即可能產(chǎn)生不同的方法與措施。
對于前者,我們可以利用減少火用損失、改善燃燒傳熱等方法,可以使余熱余能得到較好的利用。
后者則可采用多能互補的方法,從而合理利用余熱余能。這樣我們即對余熱余能的產(chǎn)生、性質(zhì)及其利用有了一個較全面的理解與認識。
總之,余熱余能的概念是相對的,是隨時變化的。它的研究、利用與能源的合理利用、發(fā)展是密切相關(guān)的。余熱余能的利用及研究過程,在一定程度上代表了能源的合理利用與發(fā)展水平。
以往多以直觀的熱力學第一定律(熱平衡)來研究余熱余能的利用,也的確取得了很大的成就,使總能利用系統(tǒng)效率有3~6%的提高。
但是人們忽略了在余熱余能的利用方面,聯(lián)合熱力學第二定律研究問題所取得的成就;鹆Πl(fā)電今天能取得40~70%的發(fā)電效率,僅僅按照熱平衡來研究是難以達到的。
所以,我們在考察研究余熱余能的潛力及措施時,也務(wù)必按此方法及理念來分析問題,并制定相應(yīng)地措施,才會取得理想的效益。
注:未被利用的余熱余能仍然屬于能,只不過是難以利用的能,其火無的比例很高,或全為火無。
需要關(guān)注余熱余能利用的意義
隨著社會的發(fā)展,人們對能源的依賴程度在加強。人們成倍增加的對能源的需求,造成了地球化石能源的儲量在迅速減少,形成了難以持續(xù)發(fā)展的格局。