化學工業(yè)是一個大量消耗能量的工業(yè)部門。因為一些化工產(chǎn)品本身就是以煤、石油、天然氣等燃料作為原料的。另一些化工原料(如硫磺、硫鐵礦等)在加工處理過程中要放出大量熱量。許多化工過程都要求一定的溫度、壓力、物料組成等工藝條件，為了保證實現(xiàn)這些條件，也常要外界提供燃料、電、蒸汽等能量加人過程。在過程完成后，這些能量除一部份被產(chǎn)品帶走外，其余部分或由排出物帶出，或以余熱形式釋出。本文主要就是針對無機化工生產(chǎn)中余熱利用來進行分析。從圖中可以看出，整個高溫余熱的回收利用過程主要包括三個方面：反應過程中產(chǎn)生的余熱經(jīng)硫酸廢熱鍋爐產(chǎn)生中溫中壓蒸汽，而后蒸汽分為兩路，一路蒸汽用于推動汽輪機組發(fā)電，另一路經(jīng)過減溫減壓設備之后變成低壓蒸汽，可以用于其他生產(chǎn)需要。一般來說，其他生產(chǎn)所需要的用汽不是很多，因而大量的蒸汽被用于發(fā)電方面，能夠產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益，給企業(yè)帶來十分可觀的經(jīng)濟收入。

　　在硫磺制酸系統(tǒng)中，風機、酸泵電耗是主要的能耗，其中風機的能耗占全部能耗的60％~70％，所以空氣鼓風機是硫酸生產(chǎn)中主要用電設備。由于蒸汽透平技術可以合理地配置蒸汽透平，提高能源的利用率，在一定程度上達到節(jié)能的目的。

　　1、概述

　　一般我們所說的余熱主要是指一次能源與可燃物發(fā)生某種化學反應所發(fā)出的熱量在完成某一工藝過程后所剩下的熱量。從這個意義上來講，余熱本身可以看作是一種二次能源。作為一種熱源，余熱具有以下幾個比較鮮明的特點：首先是熱負荷不穩(wěn)定，也就是說余熱提供的熱量會隨著生產(chǎn)條件的變化和反應過程的進行而產(chǎn)生一定的波動，這主要是由具體的生產(chǎn)工藝所決定的；其次是具有一定的腐蝕性，余熱中包含的二氧化硫等腐蝕性氣體會對生產(chǎn)制造設備和余熱回收設備造成不可忽視的腐蝕作用；最后是利用條件受限，在大多數(shù)的化工生產(chǎn)過程中余熱是普遍存在的，但是余熱回收利用時間和空間條件卻十分嚴格。盡管這樣，余熱回收利用所產(chǎn)生的社會價值和經(jīng)濟效益在當今能源日益緊張的條件下顯得越來越重要，得到了人們的廣泛關注。

　　2、無機化工生產(chǎn)過程中余熱利用問題

　　2.1、余熱數(shù)量的計算

　　為了盡可能精確地掌握無機化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生余熱的多少，以便更好地指導實際的工業(yè)生產(chǎn)價格過程，往往需要對余熱的數(shù)量進行計算。余熱的計算一般是以具體的化學反應過程為基礎，結(jié)合實際生產(chǎn)條件來實施。下面以工業(yè)硫酸生產(chǎn)為例來說明無機化工生產(chǎn)中的余熱計算問題。我們知道硫酸的生產(chǎn)過程中伴隨著強烈的放熱，產(chǎn)生的余熱是相當可觀的?？偨Y(jié)來看，硫酸生產(chǎn)的化學反應過程如下所示：

　　S（固）+O2→SO2(1)

　　2SO2+O2→2SO3(2)

　　SO3+H2O→100%H2SO4(3)

　　100%H2SO4+H2O→98.5%H2SO4(4)

　　將式(1)、(2)、(3)、(4)合并可以得到總的反應方程式為：

　　S（固）+O2+H2O→98.5%H2SO4(5)

　　其中，反應過程(1)的△H=70.9千卡/克分子，反應過程(2)的△H=23.5千卡/克分子，反應過程(3)的△H=32.8千卡/克分子，反應過程(4)的△H=0.8千卡/克分子，而整個反應的△H=128千卡/克分子。因此可以很容易地計算出，每生產(chǎn)一噸H2SO4僅反應熱就要多余1.3×106千卡/克分子，如果再加上生產(chǎn)過程中消耗的電能（按照每噸消耗70度電量計算），整個生產(chǎn)過程中產(chǎn)生和消耗的熱量就相當于6×104千卡，并且最終這些數(shù)量巨大的能量都是以余熱的形式放出。需要說明的是，大多數(shù)無機化工生產(chǎn)過程所涉及到的化學反應是十分復雜的，并且所要求的反應環(huán)境和條件也是十分苛刻的，因此往往不容易通過簡單的計算得到余熱值，在這種情況下一般可以通過建立合適的模型來對生產(chǎn)和反應過程進行簡化。

　　2.2、能量質(zhì)量的衡量標準

　　這些余熱是否可能全部回收呢?大家知道，能量的利用結(jié)果，往往都變成為熱量。因此。能量回收利用的多少，一般以熱效率寫表示。其定交是過程中被利用的所有能量之和萬ΣQ-與進入過程中所有能量之和萬ΣQ+的比值。即

　?。?）

　　那么是否回收的熱量愈多，熱效率愈高，能量就利用愈充分，或者說可以節(jié)省的能量就愈多呢?這一概念，在某種意義上來說是不夠確切的。因為能量不僅有數(shù)量的問題，而且有質(zhì)量的問題。我們用以回收能量的蒸汽不僅用以作熱源或工藝原料，而且還用來作為動力，即讓它轉(zhuǎn)化為機械功。然而我們知道，功與熱量之間的轉(zhuǎn)化是有嚴格的方向性和限度的。理論上功可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，而在一定條件下，熱量只能有一部分轉(zhuǎn)變?yōu)楣?。所以根?jù)能量是否可能全部轉(zhuǎn)化為功，可將其分為兩類:一類能完全轉(zhuǎn)化為功的能量，如電能、機械能等叫做做高級能，另一類只能部分轉(zhuǎn)化為功的能量，如熱能、內(nèi)能、流動物系的總能量(焓)等叫做低級能。

　　熱量的有效能可以由其可能轉(zhuǎn)變的最大功Vmax來計算。當溫度為的熱量在溫度為。的周圍介質(zhì)中通過熱機所能作的最大功為:

　　△S為物系的熵的變化。顯然，To△S為無效能，其數(shù)值直接與熵變△S有關。由(2)式可見，熱量Q具有的有效能不僅與熱量的數(shù)值有關，且與周圍介質(zhì)的溫度T。和熱源溫度T的差值有關。To愈低，T愈高，則熱量具有的有效能愈大，即該熱量Q的質(zhì)量愈一高。通常周圍介質(zhì)的溫度是一定的(大氣或冷卻水溫度)，故單位熱量的有效能只是熱源盤度的單值函數(shù)。

　　3、工業(yè)硫酸生產(chǎn)過程中的余熱利用

　　3.1、工業(yè)硫酸生產(chǎn)余熱利用的主要技術手段

　　就目前的理論和研究和工業(yè)應用來看，提高工業(yè)硫酸生產(chǎn)過程中余熱利用水平主要有以下幾個技術手段：

　　首先是加強對于高中溫位熱能的回收利用，這點是提高余熱回收利用效率的關鍵舉措。由于生產(chǎn)過程中的制酸環(huán)節(jié)會產(chǎn)生大量的高溫熱量，因此在硫鐵礦制酸和硫磺制酸的相關設備和裝置都應該設置廢熱鍋爐，用來對原料燃燒和氣體轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的大量高中溫位熱能進行回收。

　　其次是充分利用二氧化硫轉(zhuǎn)化時放出的部分熱量來對進入轉(zhuǎn)化器的二氧化硫氣體進行預熱，使得二氧化硫氣體在反應時達到最佳的溫度，提高反應和轉(zhuǎn)化的效率。另外還可以通過設置過熱器、省煤器等設備回收中溫廢熱，將中壓飽和蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱蒸汽和加熱鍋爐給水。

　　最后是采用蒸汽透平代替電動機驅(qū)動空氣鼓風機，背壓汽送蒸汽管網(wǎng)，可以提高能量利用效率，減少能量的轉(zhuǎn)換。另外在低溫位熱量的回收利用方面，目前國內(nèi)的相關技術和應用還比較薄弱，而國外已經(jīng)開發(fā)出了HRS低溫位熱能回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效回收干吸工段產(chǎn)生的低溫位熱能，提高熱能回收率。

　　3.2、工業(yè)硫酸生產(chǎn)余熱利用的具體實踐

　　硫酸生產(chǎn)過程中焚硫爐出口高溫煙氣的回收利用主要通過設置鍋爐產(chǎn)生蒸汽用于發(fā)電和供熱，上海硫酸廠為利用化學放熱反應產(chǎn)生的余熱，于1984年3月投入運行了3000kW抽汽式汽輪機組。生產(chǎn)硫酸過程中反應產(chǎn)生的余熱，經(jīng)硫酸廢熱鍋爐（鍋爐蒸發(fā)量：23t/h、壓力：3.5MPa、溫度：435℃）產(chǎn)生中溫中壓蒸汽。余熱發(fā)電站的蒸汽流程：

　　能源問題已經(jīng)是當今世界各國普遍關注的重大問題之一，同時也關系到各行各業(yè)長遠發(fā)展的直接利益。作為能源消耗大戶的無機化工生產(chǎn)企業(yè)，一方面應該積極地響應國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略發(fā)展要求，轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念，主動查找自身在能源利用方面存在的不合理之處；同時要積極地進行設備改造和技術創(chuàng)新，提高自身生產(chǎn)過程中余熱的利用水平。只有這樣才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地，為企業(yè)的長遠發(fā)展創(chuàng)造巨大的進步空間。