工业余热作为一种未被充分利用的“隐性能源”，广泛存在于冶金、化工、建材等行业的生产过程中。据统计，我国工业余热资源约占燃料消耗总量的 17%-67%，其中可回收利用率达 60%，但实际利用率不足 10%。这一巨大的能源浪费不仅导致企业成本高企，还加剧了碳排放压力。因此，探索高效的余热回收途径，成为实现 “双碳” 目标、推动工业绿色转型的关键。

一、热交换技术：基础且广泛的应用

热交换技术是工业余热回收的基础手段，通过直接换热实现热能的转移。板式换热器和管式换热器是最常见的类型，广泛应用于冶金、化工等领域。例如，冶金行业中40% 的换热器采用管式设计，可承受 1000℃以上的高温烟气，出口烟温降至 600℃，平均温差达 300℃。近年来，全焊接高效换热器的应用进一步提升了效率，其换热板片利用率提高 30% 以上，换热效率达 97%，节能率提升 5-11%，投资回收期约 2.5 年。此外，3D 打印技术的突破使热交换器结构优化成为可能，新型设计可使功率密度提升 30%-50%，为高能耗设备的小型化和高效化提供了新方向。

二、余热发电技术：从高温到低温的全覆盖

余热发电是将热能转化为电能的重要途径，覆盖高温、中温和低温余热。高温余热（>500℃）通常采用余热锅炉结合汽轮机发电，如钢铁行业的干熄焦余热发电项目，单机功率可达几十兆瓦。中低温余热（<300℃）则依赖有机朗肯循环（ORC）技术，例如金陵石化的 ORC 项目利用低温烟气发电，年净发电量达 210 万 kW・h，投资回收期仅 2.5 年。非稳态余热回收技术进一步拓展了应用场景，可处理温度波动达 80%、流量波动 3 倍的烟气，发电效率超 15%，在转炉、电炉等领域取得显著成效。

三、热泵与吸收式制冷：热能品位提升的核心

热泵技术通过消耗少量电能，将低品位热能提升为可用热能。水源热泵在火电厂循环水余热回收中表现突出，供热系数达3-5，可将锅炉给水温度从 15℃提升至 50℃，显著降低燃煤消耗。吸收式制冷则利用余热驱动制冷循环，例如大连理工大学研发的第二类吸收式热泵，可将 90-100℃的废热温度提升 25℃以上，投资回收期仅 1.88 年。某空压机余热回收项目采用低温吸收式热泵，不仅为车间提供 3000㎡供冷，年运行费用降低 47 万元，减排 CO₂ 534 吨。

四、热管技术与余热综合利用：创新应用与系统优化

热管技术凭借高效导热特性，在矿井乏风、地热等领域实现突破。阳煤集团的低温热管系统回收矿井回风余热，全年节约标煤3200 吨，减少耗电 50 万千瓦时，成本降低 300 万元。中科院广州能源研究所的超长重力热管蒸气直驱地热发电系统，成功实现 72 小时连续发电，为中深层地热利用提供了新范式。此外，数据中心余热回收项目通过热泵系统实现热量外供，年替代天然气 8.55 万立方米，减少碳排放 166.6 吨，同时降低数据中心 PUE 值，实现经济与环境效益双赢。

五、挑战与对策

尽管技术成熟，工业余热回收仍面临多重挑战。首先，企业对技术认知不足，投资成本高，且分散热源未被充分重视。其次，系统集成难度大，余热的不稳定性增加了运行管理的复杂性。此外，政策支持力度不足，部分行业余热回收普及率低，如钢铁行业仅少数企业应用余热发电。

为突破这些瓶颈，需采取以下对策：一是加强政策引导，如国家发改委《推动热泵行业高质量发展行动方案》明确支持工业领域热泵应用，并鼓励存量设备更新改造；二是推广合同能源管理模式，降低企业初期投资压力；三是推动跨行业技术融合，例如将人工智能与余热管理结合，实现动态优化控制；四是建立区域能源协同机制，整合分散热源，提升整体利用效率。