余热利用的途径主要有三方面：余热的直接利用；动力回收；综合利用。

1.余热的直接利用

（1）预热空气，它是利用高温烟道排气，通过高温换热器来加热进入锅炉和工业窑炉的空气。进入炉膛的空气温度提高，使燃烧效率提高，从而节约燃料。在黑色和有色金属的冶炼过程中，广泛采用这种预热空气的方法。

（2）干燥，即利用各种工业生产过程中的排气来干燥加工的材料和部件。例如，陶瓷厂的泥坯、冶炼厂的矿料、铸造厂的翻砂模型等。

（3）生产热水和蒸汽，它主要是利用中低温的余热生产热水和低压蒸汽，以供应生产工艺和生活方面的需要，在纺织、造纸、食品、医药等工业以及人们生活上都需要大量的热水和低压蒸汽。

（4）制冷，它是利用低温余热通过吸收式制冷系统来达到制冷或空调的目的。

2.余热动力回收

余热回收中动力回收的经济性好，许多热设备的排气温度度较高（见表3-4），能满足动力回收的条件。此外许多可燃废气，其温度和热值都比较高，也是理想的动力回收的余热，表3-5给出了部分可燃废气的成分和热值。

表3-4　常见热设备的排气温度

续表

表3-5　某些可燃废气的成分和发热量

余热动力回收发电通常有以下几种方式：

（1）在动力回收中最简单的是直接利用可燃废气驱动燃气轮机。例如，一个年产万吨的小化肥厂，其排放的废气流量为450 Nm3/h，热值为14600 kJ/Nm3，采用适当的稳压措施后，这种废气即可作为燃料直接驱动200 kW燃气轮机，而燃气轮机的排气还可用作余热锅炉的热源，生产0.3 MPa饱和蒸汽。据估算，这种余热动力回收系统3年内即可收回全部投资。此外利用高炉煤气的余压（0.2～0.3 MPa），驱动特殊设计的膨胀涡轮机发电，也是一种动力回收的方式。(www.daowen.com)

（2）对于中高温的废气，在很多情况下，都是采用余热锅炉产生蒸汽，再驱动汽轮机发电。在20世纪60年代以前，一般仅利用余热锅炉生产少量的中低压蒸汽，供工艺过程用。随着技术的发展，余热锅炉也逐步用于动力回收。20世纪90年代以后，由于石油、化工、冶金等大型企业的发展，余热锅炉亦向大容量和高参数方向发展，蒸汽压力已达10～14 MPa，单机蒸发量也超过200 t/h。据估算，年产3.0×105 t的合成氨装置，如充分利用余热，可以生产300 t/h以上的高压蒸汽。除供发电、驱动合成氨压缩机（18 MW）外，还可有100 t/h的蒸汽供工艺过程用，全年可节煤2.4×105 t。一套年产3.0×105 t乙烯的装置，利用余热产生的高压蒸汽可以取代一台190 t/h高压锅炉。

余热锅炉的结构和一般锅炉类似，也是由省煤器、蒸发受热面和过热器等组成，但由于热源分散，温度水平不同，因此不能像普通锅炉那样组成一个整体。其布置应服从工艺要求，多采用分散布置，因为不需要炉膛，所以其外形更类似于换热器。此外由于工艺排气中往往含有腐蚀性气体和粉尘，在余热锅炉的设计中应充分考虑废气的特点，在除尘和防腐蚀方面采取一些特殊的措施。在大多数情况下余热源的热负荷是不稳定或周期性波动的，为了使余热锅炉供汽保持稳定，在系统中常常还需要并联工业锅炉，或在锅炉中加装辅助燃烧器或蒸汽蓄热器，以调节负荷。

（3）对于低温的余热，在动力回收中通常采用闪蒸法或低沸点工质法。闪蒸法主要用于低温热水或汽水混合物，闪蒸法动力循环如图3-1所示。低温热水在闪蒸器中闪蒸成蒸汽，而后再利用所产生的蒸汽推动蒸汽轮机发电。

图3-1　闪蒸法动力循环示意图

为充分利用低温余热，还可采用两级闪蒸。与单级闪蒸相比，两级闪蒸可提高有效功率，但系统较复杂。

采用低沸点工质的动力回收有两种类型。一种是直接利用低温热源将低沸点工质加热并产生蒸汽，再利用其蒸汽推动汽轮机做功。这种低沸点工质发电的热力系统和普通水蒸气热力系统在工作原理上是完全一样的。可选用的低沸点工质除正丁烷外，还有氯乙烷、异丁烷、各种氟利昂，大多数的碳氢化合物以及其他低沸点物质，如CO2、NH3等。对低沸点工质的要求主要包括：转换和传热性能好，例如比热容大、密度高、导热系数大等；工作压力适中；来源丰富，价格低；化学稳定性好，对金属腐蚀小，毒性小、不易爆易燃等。另一种是双循环法，即将低沸点工质作为直接做功工质，而另一种工质则作为中间传热介质，构成双工质循环。图3-2就是油-氟利昂双工质循环的示意图。

这种双工质循环法常用于温度稍高的低温余热利用。这是因为低沸点工质在较高的温度下易发生热分解，不宜直接采用余热加热蒸发。通常作为传热介质的油类，采用聚醇酯油，它不但和氟利昂亲和力强，而且氟利昂蒸发后分离容易，因此可以采用直接接触式的热交换器，不但换热效率提高，而且换热器尺寸缩小。此外油还起蓄热作用，能适应余热热源流量和温度的波动。

图3-2　油-氟利昂双工质循环的示意图

除了闪蒸法和低沸腾工质法外，还有一种全流量法。它是采用两相膨胀机，直接利用来自余热热源的两相混合物在膨胀机内做功，而无须分离和闪蒸，因此结构简单，是一种有前途的余热发电装置。

3.余热的综合利用

更低温度的余热，往往用于农业，如农作物温室加热、养殖业加温。最近也有研究者利用热毛细现象形成的抽吸力降低真空，然后将大量低温冷却水用于海水淡化。