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利用余热回收推进数据中心的绿色转型 (利用余热回收的方法)
引言
随着全球数字化进程的不断加快，数据中心在现代社会中扮演着越来越重要的角色。数据中心的高能耗也对其环境影响提出了严峻挑战。因此，探索和实施绿色节能技术成为数据中心行业发展的当务之急。余热回收作为一种节能减排技术，在推进数据中心的绿色转型中具有重要意义。
余热回收的原理
余热回收是指将数据中心运行过程中产生的废热收集起来，并将其用于其他用途。数据中心服务器、存储设备等IT设备在运行过程中会产生大量的热量，这些热量通常通过冷却系统排出。余热回收系统通过热交换器将这些热量从冷却系统中提取出来，并将其用于供暖、制冷和其他工业用途。余热回收的方法
目前，有两种主要的余热回收方法：1. 间接余热回收间接余热回收系统使用热交换器将数据中心的余热与其他系统中的冷流体进行热交换，从而将热量转移到冷流体中。冷流体再被用于供暖或其他用途。2. 直接余热回收直接余热回收系统直接将数据中心的余热输送到其他系统中使用，无需经过热交换器。这种方法效率更高，但需要确保余热流体与其他系统流体的兼容性。余热回收的应用
余热回收在数据中心领域具有广泛的应用场景，主要包括：1. 供暖数据中心的余热可用于为附近建筑供暖，例如办公室、居民楼或温室大棚。2. 制冷余热可通过吸收式制冷系统或其它技术用于制冷，为数据中心或其他建筑提供空调。3. 工业用途余热可用于工业生产中，例如干燥、蒸汽发生或其他工艺加热。余热回收的技术挑战
余热回收在数据中心应用中也面临着一些技术挑战，包括何为余热回收？常用的措施？
余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性，在已投运的工业企业耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热。 它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。 根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。 常用措施1、加强换热如换热器空气预热器等；2、排放热预热要加热物质，如省煤器等；3、化工余热回收余热锅炉、热泵、溴化锂冷机等技术；4、余热发电等。
余热资源回收利用的评价方法
余热回收利用途径、余热回收利用技术。 1、余热回收利用途径：余热的回收利用途径很多，但主要途径有三方面：余热的直接利用、余热发电、余热的综合利用。 2、余热回收利用技术：余热回收利用的主要技术包括热交换技术、热功转换技术、余热制冷制热技术。
余热回收的余热设备利用方式
1、热管余热回收器热管余热回收器即是利用热管的高效传热特性及其环境适应性制造的换热装置，主要应用于工业节能领域，可广泛回收存在于气态、液态、固态介质中的废弃热源。 按照热流体和冷流体的状态，热管余热回收器可分为：气—气式、气-汽式、气—液式、液—液式、液—气式。 按照回收器的结构形式可分为：整体式、分离式和组合式。 2、间壁式换热器换热器是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位.在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。 换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。 在三类换热器中,间壁式换热器应用最多。 常见间壁式换热器如：冷却塔(或称冷水塔) 、气体洗涤塔(或称洗涤塔) 、喷射式热交换器 、混合式冷凝器 。 3、蓄热式换热器蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备，一般用于对介质混合要求比较低的场合。 换热器内装固体填充物，用以贮蓄热量。 一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。 蓄热式换热分两个阶段进行。 第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。 第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。 这两个阶段交替进行。 通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。 常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。 也用于化学工业，如煤气炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。 4、节能陶瓷换热器陶瓷换热器是一种新型的换热设备，在高温或腐蚀环境下取代了传统的金属换热设备。 用它的特殊材质——SIC质，把窑炉原来用的冷空气变成了热空气来达到余热回收的目的。 由于其可长期在浓硫酸、盐酸和碱性气、液体中长期使用。 抗氧化，耐热震，高温强度高，抗氧化性能好，使用寿命长。 热攻工业窑炉。 把换取的热风作为助燃风送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧，可节能25%-45%，甚至更多的能源。 5、喷射式混合加热器喷射式混合加热器是射流技术在传热领域的应用，喷射式混合加热器是通过汽、水两相流体的直接混合来生产热水的设备。 喷射式混合加热器具有传换效率高，噪音低（可达到65dB以下），体积小，安装简单，运行可靠，投资少。 利用喷射式混合加热器回收发电厂、造纸厂、化工厂的余热， 加热采暖循环水喷射式混合加热器特别适合于在供热面积不超过6万平方米的中小型供暖系统中使用，取代表面式加热器的功能。 根据热源的条件不同，加热水的温度可以提高20℃～50℃。 如果要求水的温升较大，也可以采用两级喷射式混合加热器串联布置使用。
什么是余热回收？
工业余热回收：绿色能源的新里程
在现代工业生产中，余热回收不仅是一项经济策略，更是推动能源高效利用的重要手段。它涵盖了烟气、冷却介质、废汽废水、化学反应热、高温产品和炉渣，甚至废气废料的热能回收，旨在通过系统设计与综合运用，提升能源效率，降低能耗。
技术分类：创新与高效并存
余热回收技术根据能量传递和转换原理，主要分为热交换技术、热功转换技术和余热制冷制热技术。其中，热交换技术凭借直接、高效的特点，通过间壁式换热、余热锅炉、蓄热式热交换和热管等设备，直接将余热传递给工艺过程，显著减少一次能源的消耗。
热功转换技术的革新
与传统的压缩式制冷相比，吸收式和吸附式制冷系统利用廉价能源，将低品位热能转化为电力，降低了能耗。吸收式余热制冷机组适用于大规模热量回收，以其高效著称，而吸附式制冷则因结构简单、无噪音污染，适用于小规模热量回收，或是冷热电联产等复杂环境。
热泵技术的绿色应用
热泵技术更是巧妙地利用电能或机械能，通过热力循环，将相对较低温度的余热转化为高温热能，如回收30至60℃的废热，成为节能降耗的利器。它在工业领域的广泛应用，不仅提升了能源利用率，还对环保产生了积极影响。
定制化解决方案的未来
我国工业余热资源丰富，但其利用需因企制宜。企业需根据自身余热类型、温度特性和生产需求，定制工厂整体节能综合性解决方案。这不仅有助于降低能耗，还能实现可持续的经济效益，推动企业绿色转型。
怎样将余热资源回收利用？
在余热回收利用中，需特别考虑下述几个方面。
(1)为了利用余热，不但要添加相应的回收装置，需要支出一笔投资，而且还要加大占地面积，增加运行管理环节。因为，在能源管理中，企业的注意力首先要放在提高现有设备的效率上，尽量减少能量损失，绝不要把回收余热建立在大量浪费能源的基础之上。如果企业单位回收损失能量，而不去发挥现有设备的运用效率是无法长远发展的。
(2)余热资源很多，不是全部都可以回收利用，余热回收本身也还有个损失问题。在目前的技术和经济条件下，一部分是应该而且可以利用的，另一部分目前还难以利用，或利用起来不合算。而且现在回收余热还没有一个标准，所以要完全实施是非常困难的。一般地说，可连续利用的高温烟道气，有燃烧价值的可燃气体等可优先考虑回收的可能性。
(3)余热的用途从工艺角度来看基本上有两类：一类是用于工艺设备本身；另一类是用于其他工艺设备。通常都是把余热用于生产工艺本身。一方面回收措施往往比较简单，投资较少；另一方面，在余热供需之间便于协调和平衡，容易稳定运行。例如，锅炉的高温烟道气要加热锅炉本身使用的燃料(煤、油、气)，预热燃烧用的空气。或者加热锅炉给水时，只要锅炉正常运行，余热回收就不会停止，余热利用就连续进行，锅炉回收装置都可稳定地工作；当锅炉停止运行时，余热的回收与利用也随之停止了。这种方法被许多电站和企业都重用了。
而如果把余热回收用在其他工艺设备上，回收与利用一定要配合好，因为它不容易储存，甚至不能储存。这是因为，余热的多少随余能发生设备的运行条件而变化，余热供应一般不太稳定；发生能量需求变化时，余热发生设备不能随之变化，即余热回收与利用无法保持同步。例如，余热锅炉就是这样，为了提高回收效果常采取两种方法：一种是把余热锅炉作为辅助锅炉来使用，用主锅炉来进行调节；另一种是余热发电，利用电网起调节作用，我国不少企业就是这样做的。
化肥生产余热回收
化肥企业“半水煤气”温度在350℃左右，余热回收时使用普通废热锅炉存在严重的堵、腐、漏、磨问题，设备寿命短，长的一年，短的几个月，严重时甚至造成系统停车损失。热管余热锅炉的应用，成功地解决了上述问题，用户普遍反映阻力小、热效率高、使用寿命长，运行稳定可靠，使化肥企业“两煤变一煤”成为现实。
化工生产余热回收
无机化工生产中，利用煤气做干燥、锻烧热源生产工艺较多，如磷酸盐中五钠聚合工段、冰晶石煅烧、白炭黑干燥等，在这些工艺中，都要求气源尽可能干净。煤制气传统工艺是：煤、水、空气反应生成煤气，经双束管洗涤、降温，再经洗涤塔洗涤，然后除焦脱硫后，才可使用。
此工艺中，不仅煤气中的显热白白洗掉，还浪费了水电。江苏某磷化工企业对一台煤气炉进行了余热利用改造。改造中，只在双束管前加一台热管余热锅炉，煤气先回收余热降温后再进双束管，其他不变。该煤气炉直径3000毫米，产气量5000～6000牛顿立方米，煤气温度350～550℃，回收的热量产生0.4兆帕的饱和蒸汽，用于干燥热源。经实测产汽500～900千克，三四个月即可收回投资。
工业窑炉余热回收
国内水玻璃传统工艺是煤气做热源，纯碱和石英砂为原料，煅烧后产生350℃左右尾气直接排放。石家庄某厂制定了改造方案，在原烟道上加一闸板，增加一旁路烟道并安装余热锅炉，回收的热量供采暖和洗浴，取得了显著效果。
在无机化工生产中，还有很多可利用热能白白耗掉，如钡锶盐煅烧尾气(温度500℃～600℃)、石灰窑尾气、五钠聚合炉尾气等，这些腐蚀性高灰尾气均适合应用热管技术，从而可实现节能降耗，减少污染。
蒸汽的回收利用
蒸汽是由锅炉生产的，由水到蒸汽的过程可以近似地看成一个连续的定压加热过程。对于过热蒸汽可分为三个阶段：一是水的定压预热过程，不饱和水加热到饱和水：二是水的定压汽化过程，从饱和水加热到完全饱和蒸汽；三是饱和蒸汽的定压加热过程，从饱和蒸汽加热到更高温度的过热蒸汽。
在一个标准大气压下，水被加热到100℃时汽化，继续加热，水温不再变化，此时加入的热量全部转化到蒸汽当中。在热力学中把这两部分热量分别称为显热和汽化潜热。1千克水每升高1℃，需要加入的热量大约是4.2千焦，这部分热量叫显热。水从常温20℃加热到100℃，吸热量大约是340千焦。水在100℃时沸腾，此时获得的热量使水转变为蒸汽，1千克水转化为蒸汽需要输入的热量是2257千焦。这部分热量称为汽化潜热(或相变潜热)。可见一个大气压条件下汽化潜热比水的显热能量高得多。蒸汽所携带的总热量远大于同温度下饱和水包含的热量。若再继续加热，蒸汽温度又会上升，饱和蒸汽变成了过热蒸汽。
从水蒸气的生成过程可以看到：压力越高，饱和蒸汽温度也越高；过热度越大，过热蒸汽的温度也越高。压力和温度是表征蒸汽特性的主要参数，参数越高，蒸汽的品位越高，做功能力越大。
蒸汽还有这样一个特性，就是用过以后还可继续使用，用的次数越多，能量的利用就越充分。因此，使用蒸汽的热力设备，要根据蒸汽的压力和温度合理使用。品位较高的蒸汽，尽量多次利用，以发挥蒸汽的效能。例如，把参数较高的蒸汽，先用来背压发电，再去带动工业汽轮机做功，然后再加热产品或物料，最后用于蒸煮或供暖、供热水等。高温蒸汽只用于一般加热过程，就大材小用了。所以，为了有效地利用蒸汽，要根据不同的需要选择合适的蒸汽参数，用过的蒸汽不要轻易排掉，应想方设法继续使用，最好直到无法利用为止，尽量做到一汽多用的目的。有的企业改革了动力工艺，分级使用蒸汽，使高压蒸汽两次通过背压式汽轮机，再去用它加热，最后用于蒸煮，一汽四用。我国引进的大型化肥设备能源利用率很高，除了设备先进，自动化管理水平高之外，还有一个重要原因，就是充分利用化学反应热和蒸汽能量。利用化学反应热生产的蒸汽先进入高压工业汽轮机，接着带动中压工业汽轮机与背压汽轮发电机，然后再用于各种加热工艺，这套设备的吨氨能耗和电耗都比我国普遍设备节能得多。
蒸汽回收设备选择
余热的利用方式有两种：一种是热利用，即把余热当做热源来使用；另一种是动力利用，即把余热通过动力机械转换为机械能输出对外做功。余热与能量具有相同特性，可以相互转换，取得机械能、电能、热能、光能等，以满足各种不同的用途。
在动力利用方面，主要是通过蒸汽、燃气、水力等设备带动水泵。风机、压缩机等直接对外做功，或带动发电机转换为电力。
在热利用方面，可通过燃烧器、换热器、加热器等设备去预热燃料、空气、物料，干燥物品，加热给水，生产蒸汽，供应热水等。
但是余热的动力回收和热利用都离不开换热设备。因此各种类型的热交换器乃是余热利用最主要和最基本的设备，按其用途来看，有余热锅炉、加热器(水、油或其他介质)、冷却器、冷凝器、空气预热器、蒸煮器、蒸发器、蒸馏器、干燥器等等。按其工作原理来看，最常用的是表面式(亦称间壁式)换热器、混合式(亦称直接接触式)换热器，以及蓄热器(亦称再生式)换热器，此外还有热管式换热器、热泵系统等，这是近年来正在开发应用的一种新型高效换热器，它具有很高的传热性能及其他一系列优点，是传统换热器的强大竞争对手，具有很大发展前途和生命力。
热管式换热器余热回收利用原理是什么
余热回收利用的原理：余热回收是指将工业过程产生的余热再次回收重新利用。主要技术包括热交换技术、热功转换技术、余热制冷制热技术。余热是指受历史、技术、理念等的局限性，在已投运的工业耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热。余热的回收利用途径很多。一般说来，综合利用余热最好，其次是直接利用，再次是间接利用（如余热发电）。综合利用就是根据余热的品质，按照温度高低顺序不同按阶梯利用，品质高的可以用于生产工艺或余热发电；中等的（120度-160度）可以采用氨水吸收制冷设备来制取-30度到5度的冷量，用于空调或工业；低温的可以用来制热或利用吸收式热泵来提高热量的数量或温度供生产和生活使用。余热回收设备不是机器设备。
换热器
废气余热回收装置就是提取工业设备排出的废气能量来加热设备所需新鲜空气进气温度，达到降低废气的排放温度和节约热能源的目的。工业设备类如热定型机、涂层机等。余热的回收利用途径很多。
换热器
一般说来，综合利用余热最好，其次是直接利用，再次是间接利用(如余热发电)。综合利用就是根据余热的品质，按照温度高低顺序不同按阶梯利用，品质高的可以用于生产工艺或余热发电;中等的(120度-160度)可以采用氨水吸收制冷设备来制取-30度到5度的冷量，用于空调或工业;低温的可以用来制热或利用吸收式热泵来提高热量的数量或温度供生产和生活使用。
换热器
什么是余热回收？
余热是指已投运的公企业耗能装置中，原始设计中未被合理利用的显热和潜热。 余热的产生主要受限于生产需求和技术手段。 余热可分为高温废气余热、冷却介质余热、废气废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、废气废料余热和废料液余热等。 根据调查，各行业的余热总资源约占气燃料消耗总量的17%-67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。 为了解决当前能源紧缺问题和环境污染问题，余热会搜狐技术开始被广泛运用。 余热回收的最佳方式是根据余热的品质，按照温度高低顺序阶梯利用，即能量梯级利用，江苏能源云网可去了解
工业余热利用有哪些基本方式？
工业余热包括:烟气余热,冷却介质余热,废汽废水余热,化学反应热,高温产品和炉渣余热,以及可燃废气、废料余热。 从经济性出发,需要结合工艺生产进行系统整体的设计布置,综合利用能量,以提高余热利用系统设备的效率。 根据余热资源在利用过程中能量的传递或转换特点,可以将国内目前的工业余热利用技术分为热交换技术、热功转换技术、余热制冷制热技术。 热交换技术 热交换技术是回收工业余热最直接、效率较高的经济方法,该类技术不改变余热能量的形式,只是通过换热设备将余热能量直接传递给自身工艺的耗能流程,降低一次能源消耗。 主要余热利用方式有间壁式换热、余热锅炉、蓄热式热交换、热管的换热等。 热功转换技术 利用热功转换技术可提高余热的品位,是工业余热利用的另一重要技术 按照工质分类,热功转换技术可分为传统的以水为工质的蒸汽透平发电技术和以低沸点工质的有机工质发电技术。 目前主要的工业应用以水为工质,以余热锅炉+蒸汽透平或者膨胀机所组成的低温汽轮机发电系统。 制冷制热技术与传统压缩式制冷机组相比,吸收式或吸附式制冷系统可利用廉价能源和低品位热能而避免电耗,具有显著的节电能力和环保效益,得到了广泛的推广应用。 吸收式余热制冷机组制冷效率高,适用于大规模热量的余热回收。 吸附式制冷系统结构简单,无噪音,无污染,可用于颠簸震荡场合,更适合利用小热量余热回收,或用于冷热电联产系统。 热泵以消耗一部分高质能(电能、机械能或高温热能)作为补偿,通过制冷机热力循环,把低温余热源的热量“泵送”到高温热媒,热泵技术常被用于回收略高于环境温度(30～60℃)的废热,达到节能降耗的目的。
余热回收的回用途径
余热的回收利用途径很多。 一般说来，综合利用余热最好，其次是直接利用，再次是间接利用（如余热发电）。 综合利用就是根据余热的品质，按照温度高低顺序不同按阶梯利用，品质高的可以用于生产工艺或余热发电；中等的（120度-160度）可以采用氨水吸收制冷设备来制取-30度到5度的冷量，用于空调或工业；低温的可以用来制热或利用吸收式热泵来提高热量的数量或温度供生产和生活使用。 1、余热蒸汽的合理利用顺序是：①动力供热联合使用；②发电供热联合使用；③生产工艺使用；④利用汽轮机发电或直接替代电机驱动机泵；⑤生活用;⑥利用余热吸收制冷设备，实现热、电、冷联产。 2、余热热水的合理利用顺序是：①供生产工艺常年使用；②返回锅炉及发电使用；③生活用。 3、余热空气的合理利用顺序是：①生产用；②暖通空调用；③动力用；④发电用。
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