工业废热和废热回收系统
由于近几十年来燃料价格上涨的趋势以及对全球变暖的日益增长的关注，公司面临减少温室气体排放和提高装置能源效率的压力。
因此，在工业废热过程中使用废热回收系统是旨在提高能源效率和减少有害排放的主要研究领域之一。
根据定义，工业废热是在工业废热过程中产生的能量，在过程中没有使用（浪费的能量或释放到环境中）。残留的热源主要包括产品，工业加工设备的传导，对流和辐射传递的热量损失以及燃烧气体释放的热量[1]。
热损失可分为三类[2]：
- 高温下的损耗：温度高于400°C时的所有损耗；
- 中等温度下的损耗：该类别包括100至400°C之间的所有损耗；
- 低温损耗：温度低于100°C时的所有损耗。
通常，高温范围内的大部分热量损失都来自直接燃烧过程。中等温度范围内的热量损失来自燃烧装置的废气，而低温范围内的热量则来自处理装置的零件，产品和设备[2]。
废热回收系统（WHR）被置于每种损失类别中，以便获得最佳的回收效率。
下图概述了不同工业部门的热损失及其将其循环利用为电能[3]。
适用于中等温度类别的WHR系统：废气损失的情况
可以选择三种不同的技术来利用废气热量（中等温度下的损耗）：
- 热水供应系统中使用的热交换器
- 供冷系统中使用的热冷却器
- 朗肯循环发电。
热水供应系统中使用的热交换器
下图显示了使用中央热交换器（H-Ex）的供热系统。废气在T e，g处进入热交换器， 在T s，g处离开。它们的热量用于产生热水，该热水将通过高温储罐（HTS），热用户和低温储罐（LTS）之间的供热系统。HTS和LTS是可以在系统运行时无法释放热量的情况下使用的储罐。在T w_H处的HTS热水被输送给用户，然后在T w_L处返回LTS。收集并在必要时通过热交换器泵送。因此，有两个热水回路。内部回路包括LTS，泵，H-Ex和HTS。外环包括HTS，泵，热量分配单元（HDU），管道，热用户和LTS。每个循环根据运行程序的功能和两个储罐的存储容量分别工作。
热启动冷却器
下图显示了热驱动冷却系统的框图。释放的热源是高温废气，它们加热冷却器的发电机并经过T g，in到T g，out。冰箱中的水在蒸发器中从T w，H冷却到T w，L，并通过低温冷却水箱（LTS），冷用户和高温冷却水箱（HTS）之间的冷水供应系统。LTS和HTS可用于创建冷空气的积聚，当释放的热量暂时不可用时可使用该积聚。在T w，L处的LTS冷水被抽向用户，然后在T w，H处返回HTS。 将其收集并在必要时泵入冰箱。
有两个冷水回路。内部回路由HTS，冰箱和LTS组成。外环由LTS，冰箱和HTS组成。每个回路都根据其运行程序和两个冷藏罐的存储容量单独运行。从冷水供应系统的冷却水中提取的热量被传递到蒸发器内部的冷却器中，并且必须释放到环境中。然后，使用压缩吸收方法将冷却器的蒸气压缩到高压水平。蒸气的凝结由于压力而使热量散发到环境中。
朗肯循环发电
下图显示了兰金循环。下图显示了工作原理。T g处的废气与过热器，蒸发器和预热器进行热交换。然后，将它们释放到120°C的大气中。将该温度设置为下限，以避免系统中发生凝结。高压工作流体的蒸汽在涡轮机中膨胀并进入再生器（状态2），在此状态下释放的蒸汽将热量排散到集成在冷凝器中的蒸汽冷却器（VC），该冷凝器被水冷却后最终在液相中冷凝（状态4）。然后将冷凝水泵至工作压力（状态5），并输送至热交换器系统，以产生高压下的新鲜过热蒸汽（状态1）。
选择了通常用于技术应用的三种流体作为可能的工作流体：苯，R11和R134a。工作流体的选择取决于热源的温度范围和选择标准。使用的选择标准是发电成本（EUR / kWh），而不是系统的效率，这可能需要大量投资并降低经济可行性。这意味着首先要计算三种工作流体的发电成本（CEP），然后选择那些CEP最低的流体。
