化學工業是一個大量消耗能量的工業部門。因為一些化工產品本身就是以煤、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：反應過程中產生的余熱經硫酸廢熱鍋爐產生中溫中壓蒸汽，而后蒸汽分為兩路，一路蒸汽用于推動汽輪機組發電，另一路經過減溫減壓設備之后變成低壓蒸汽，可以用于其他生產需要。一般來說，其他生產所需要的用汽不是很多，因而大量的蒸汽被用于發電方面，能夠產生顯著的經濟效益，給企業帶來十分可觀的經濟收入。

　　在硫磺制酸系統中，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生某種化學反應所發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：首先是熱負荷不穩定，也就是說余熱提供的熱量會隨著生產條件的變化和反應過程的進行而產生一定的波動，這主要是由具體的生產工藝所決定的；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，在大多數的化工生產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，余熱回收利用所產生的社會價值和經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、無機化工生產過程中余熱利用問題

　　2.1、余熱數量的計算

　　為了盡可能精確地掌握無機化工生產過程中產生余熱的多少，以便更好地指導實際的工業生產價格過程，往往需要對余熱的數量進行計算。余熱的計算一般是以具體的化學反應過程為基礎，結合實際生產條件來實施。下面以工業硫酸生產為例來說明無機化工生產中的余熱計算問題。我們知道硫酸的生產過程中伴隨著強烈的放熱，產生的余熱是相當可觀的。總結來看，硫酸生產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，如果再加上生產過程中消耗的電能（按照每噸消耗70度電量計算），整個生產過程中產生和消耗的熱量就相當于6×104千卡，并且最終這些數量巨大的能量都是以余熱的形式放出。需要說明的是，大多數無機化工生產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和反應過程進行簡化。

　　2.2、能量質量的衡量標準

　　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

　　（1）

　　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。因為能量不僅有數量的問題，而且有質量的問題。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，即讓它轉化為機械功。然而我們知道，功與熱量之間的轉化是有嚴格的方向性和限度的。理論上功可以全部轉變為熱量，而在一定條件下，熱量只能有一部分轉變為功。所以根據能量是否可能全部轉化為功，可將其分為兩類:一類能完全轉化為功的能量，如電能、機械能等叫做做高級能，另一類只能部分轉化為功的能量，如熱能、內能、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值有關，且與周圍介質的溫度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的質量愈一高。通常周圍介質的溫度是一定的(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。

　　3、工業硫酸生產過程中的余熱利用

　　3.1、工業硫酸生產余熱利用的主要技術手段

　　就目前的理論和研究和工業應用來看，提高工業硫酸生產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。由于生產過程中的制酸環節會產生大量的高溫熱量，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化過程中產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化時放出的部分熱量來對進入轉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，將中壓飽和蒸汽轉變為過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動空氣鼓風機，背壓汽送蒸汽管網，可以提高能量利用效率，減少能量的轉換。另外在低溫位熱量的回收利用方面，目前國內的相關技術和應用還比較薄弱，而國外已經開發出了HRS低溫位熱能回收系統，該系統能夠有效回收干吸工段產生的低溫位熱能，提高熱能回收率。

　　3.2、工業硫酸生產余熱利用的具體實踐

　　硫酸生產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生蒸汽用于發電和供熱，上海硫酸廠為利用化學放熱反應產生的余熱，于1984年3月投入運行了3000kW抽汽式汽輪機組。生產硫酸過程中反應產生的余熱，經硫酸廢熱鍋爐（鍋爐蒸發量：23t/h、壓力：3.5MPa、溫度：435℃）產生中溫中壓蒸汽。余熱發電站的蒸汽流程：

　　能源問題已經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長遠發展的直接利益。作為能源消耗大戶的無機化工生產企業，一方面應該積極地響應國家節能減排的戰略發展要求，轉變發展觀念，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新，提高自身生產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，為企業的長遠發展創造巨大的進步空間。