工业生产过程中，燃料燃烧产生的能量只有一部分真正用于完成工艺目的，大量未被充分利用的热能会以烟气、冷却水、废汽废水等形式排放到环境中，这便是我们常说的“工业余热”。

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%。我国工业领域能源消耗量约占全国能源消耗总量的70%，但能源利用率仅为33%左右，至少50%的工业耗能以各种形式的余热被直接废弃。这意味着，大量“沉睡”在工业废气、废水、废渣中的热能，实际上是一笔亟待开发的“第二能源”。

那么，工业生产和工艺过程中产生的余热到底有哪些？它们又从何而来？本文将为你一一梳理。

一、按来源分类——六大类工业余热

根据能量来源的不同，工业余热可分为以下六种主要类型。

1. 高温烟气余热

高温烟气余热是工业余热最主要的来源，数量约占余热资源总量的50%以上，广泛分布于冶金、化工、建材、机械、电力等行业的各种冶炼炉、加热炉、内燃机和锅炉的排气排烟中。各类工业炉窑，如加热炉窑、冶炼炉窑、砖瓦窑、水泥窑、玻璃窑等，以及燃气轮机、内燃机等动力设备尾部烟道排出的烟气，其温度范围极广，低的不足200℃，高的可达1650℃。部分工业窑炉的烟气余热量甚至高达窑炉本身燃料消耗量的30%～60%，节能潜力巨大。

2. 冷却介质余热

在高温生产设备运行过程中，为了保护设备或满足工艺冷却要求，需要利用空气、水或油等冷却介质对设备进行降温，这些冷却介质带走的热量即为冷却介质余热。这类余热多属于中低温余热，余热量约占工业余热资源总量的20%。例如，一些工业窑炉壳体冷却装置排出的冷却水和蒸汽，都属于此类余热。

3. 废汽废水余热

废汽废水余热是一种品位较低的蒸汽或凝结水余热，约占余热资源总量的10%～16%。其主要来源包括使用蒸汽和热水的部门，如蒸汽冷凝水、锅炉排污水等。虽然品位较低，但废汽废水余热量大面广，合理回收同样具有显著的经济和环保效益。

4. 化学反应余热

化学反应余热主要存在于化工行业，约占余热资源总量的10%以下。在各类化工反应装置中，化学反应过程会释放大量热量，例如合成氨生产中的变换气反应热、乙烯裂解产物急冷降温放出的热量等。此外，化工企业中还存在着蒸汽加热后的冷凝液余热、工艺流体在加热过程中的显热和潜热等高品位废热，这些热量大多只能通过冷却水降温后回收利用，存在热量的二次损耗问题。

5. 高温产品和炉渣余热

工业生产完成后，产出的大量高温固体产品或废渣在冷却过程中会持续释放显热，形成高温产品和炉渣余热。这类余热主要包括坯料、焦炭、熔渣等的物理显热，以及石化行业油、气产品的显热等。从载体形式看，主要包括高炉炉渣、转炉炉渣、电炉炉渣等，以及焦炉焦炭、钢锭钢坯、高温锻件等高温产品。这类余热的特点是温度高、散热慢，但由于固体物料流动性差，传热效率低，回收难度相对较大。

6. 可燃废气、废液和废料余热

可燃废气、废液和废料余热是指生产工艺中排放的含有可燃成分的废气、废液和废渣，它们既是物理显热的载体，又含有化学热值，还可以作为燃料加以利用。典型例子包括冶金行业的高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气等。

二、按温度品位分类——高温、中温与低温余热

除了按来源分类，工业余热还可以根据温度品位进行划分。需要注意的是，不同行业标准对温度界限的划定略有差异。一种较为通行的分类方式为：高温余热（高于600℃）、中温余热（300～600℃）和低温余热（低于300℃）。

高温余热（>600℃）：主要来自电炉、加热炉、焦炉出口烟气以及玻璃窑炉、冶金炉等产生的高温烟气，部分烟气温度可高达1200℃以上。这类余热品位高、热量集中，适用于发电或蒸汽生产，回收技术相对成熟。

中温余热（300～600℃）：常见于工业锅炉烟气、部分窑炉尾部烟气、燃气轮机排气等。这类余热可用于预热助燃空气、驱动有机朗肯循环（ORC）系统发电等。

低温余热（<300℃）：包括大量的冷却水显热、低品位的废汽废水、烧结烟气、锅炉排烟等。低温余热在工业余热中的占比颇高，但回收利用率相对较低。值得关注的是，钢铁工业中高、中、低温余热回收率分别为44.1%、30.2%和仅1%，低温余热的回收存在显著短板。

三、重点行业余热来源一览

不同行业的工艺过程不同，产生的余热也各具特点。以下是几个余热资源较为集中的重点行业。

1. 钢铁行业

钢铁行业是余热资源最为丰富的工业部门之一。根据研究数据，钢铁企业的余热资源占企业总用能的37%，其中产品显热占39%、废烟气显热占37%、冷却水显热占15%、炉渣显热占9%。

从各生产工序来看，余热来源主要包括：

• 焦化工序：焦炉出口烟气（温度约800～1200℃）、红焦显热等。红焦显热通过干熄焦技术可回收80%以上的热能用于蒸汽生产和发电。

• 烧结工序：烧结矿显热、烧结烟气显热。

• 炼铁工序：高炉煤气潜热和余压、热风炉烟气显热、高炉渣显热（温度约1200～1500℃）。

• 炼钢工序：转炉烟气显热、转炉煤气潜热、连铸坯显热。

2. 化工行业

化工行业余热来源广泛，主要包括各类反应装置的化学反应热（如合成氨变换气反应热）、工艺流体加热过程中的显热和潜热、蒸汽加热后的冷凝液余热等。此外，炼油装置中仍有不少高温位余热（70～150℃）被冷却排放，如果能从全厂系统角度统筹利用，可以替代蒸汽等高品位能源。

3. 建材行业

水泥、玻璃、陶瓷等建材行业是高温窑炉余热的重要产出领域。工业窑炉的能耗约占全国工业总能耗的25%以上，高温窑炉余热的排放量通常占窑炉总输入热量的30%～60%，部分窑型甚至更高。

具体来看：

• 水泥行业：窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的废气，热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的30%以上，温度一般在350℃以下，属于中低温余热。水泥回转窑尾部烟气温度约300～400℃。

• 玻璃行业：熔窑烟气温度在500℃以上，属于中温余热。玻璃窑烟气温度可达1000～1450℃。此外，熔窑本体散热、锡槽本体散热、退火窑排风等也是重要的余热来源。

• 陶瓷行业：窑炉烟气余热、高温坯体冷却余热等。

4. 电力行业

电力行业同样是余热资源供给量最大的行业之一。火电厂生产过程中存在多种余热来源，主要包括锅炉排烟余热、汽轮机排汽（乏汽）余热、除氧器排气及汽封排汽余热、发电机损失热量、冷油器带走的热量等。

在燃气电厂中，燃气轮机排出的高温烟气（约500℃）通过余热锅炉产生蒸汽驱动汽轮机发电，构成了燃气-蒸汽联合循环的基础。但即便如此，余热锅炉排烟和汽轮机乏汽中仍有大量低温余热可以进一步回收利用。

四、余热资源的共同特点

尽管余热资源来源广泛、形态多样，但从回收利用的角度来看，它们普遍具有一些共同特点：

• 热源不稳定：由于工艺生产过程中存在周期性、间断性或生产波动，余热的产生量和参数往往不稳定。

• 介质条件恶劣：烟气中常含有大量粉尘、腐蚀性气体（如二氧化硫、氮氧化物）等，对回收设备提出了较高的耐高温、抗腐蚀要求。

• 受场地和工艺限制：余热利用装置受既有生产场地和工艺条件的制约，需要结合生产系统进行整体设计布置。

结语

工业余热被称为“沉睡的能源富矿”。从高温烟气到冷却水，从化学反应热到炉渣显热，从钢铁化工到建材电力，余热遍布工业生产的各个角落。在“双碳”目标加速推进的背景下，合理认识和分类管理工业余热资源，是实现能源梯级利用、推动工业绿色转型的重要前提。只有先搞清楚“余热在哪里、是什么样的”，才能更有针对性地选择回收技术，让这些曾被浪费的热能重新发光发热。