钢铁厂的废气利用经济比较

【摘 要】钢铁厂高品位的余热己得到有效的利用，但是低品位的热能还没有得到广泛的关注和有效的利用。本文将针对钢铁厂低品位的废气和废水热能提出相应的利用方法，利用热泵、吸收式制冷及吸附式制冷等新技术，有效的将钢铁厂大量的低品位余热用于建筑采暖和窄调，节约了钢铁厂的能耗。

【关键词】热泵；吸收式制冷；钢铁厂：废气利用；比较

1 前言

2010年，全国粗钢产量突破5．8亿吨，占全球钢铁产量的46％，钢铁企业能源消耗占全国总能耗的16．1％，占工业总能耗的23％，钢铁企业是名副其实的耗能大户，节能减排的压力巨大。我国钢铁产业的技术水平和物耗与国际先进水平相比还有差距，如何降低吨钢能耗，做好钢铁厂余热余压等能量的回收，是降低能耗的有效途径。现在各大钢铁企业都已经开始回收利用高品位的热能资源，比如余热锅炉等，但是对钢铁厂内低品位的热能利用还很少（本文讨论的低品位的热能主要是指温度低于200℃的废气和低于60℃废水含有的热能），从焦炉、高炉、转炉到连铸、轧钢，钢铁生产的每个环节都需要大量的冷却水，另外还产生大量带余热的废气等，如何利用这部分低品位的热能资源是降低钢铁厂能耗的一种有效途径。

2 热泵技术的应用

钢铁厂冶炼过程中产生大量的冷却水，其热能品位较低，往往直接将之冷却而不再余热回收。钢铁厂是耗能大户，除了少量损失外，均转为废水，所以废水量基本上与用水量相当，其中冷却水占85％以上，利用冷却水的低品位热能通过热泵技术用于钢铁厂及其周围建筑的采暖，不仅节约了电能，也减少了钢铁厂冷凝水站的能耗。热泵是通过消耗一定机械功，能从自然环境中吸取热量的设备，由于它把不能直接利用的低温热源（如空气、土壤、水中所含的热能、太阳能、工业废热等）转换为可利用的高品位热能，从而达到利用少量的高位能，节约大量高位能（如煤、燃气、油、电等）的目的。热泵具有节能作用同时能降低温室效应和减少对大气的污染，所以成为当今世界节能环保最有发展前景的技术之一。

整个工业水源热泵系统分为三个回路：一是工业水源水系统：二是用户末端系统：中间为热泵系统，热泵系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀。通过热泵系统，将工业水的余热输运到用户末端，以达到采暖的目的。如果热源进水和回水的平均温度55℃，冷源进水和出水的平均温度25℃，差值△T为30℃，COP为4．21。也就是说用一度电，可以提供4．21度电的热量，远远高于直接用电能取暖的能耗。

3吸收式制冷的应用

溶液的蒸气压力是相对平衡状态而言的，如果蒸气压力为0．85kPa的溴化锂溶液与具有1KPa压力（7℃）的水蒸气接触，蒸气和液体不处于平衡状态，此时溶液具有吸收水蒸气的能力，直到水蒸气的压力降低到稍高于0．85kPa（例如：0．87KPa）为止。0．87kPa和O．85kPa之间的压差用于克服连接管道中的流动阻力以及由于过程偏离平衡状态而产生的压差。水在5℃下蒸发时，就可能从较高温度的被冷却介质中吸收气化潜热，使被冷却介质冷却。

溴化锂吸收式制冷机对热源参数要求低，适应性强0.12MPa以上的低压蒸汽和80℃以上的热水均可作为它的驱动热源，采用供热机组的低压抽汽和排汽为热源，可驱动溴化锂吸收式制冷机制冷。溴化锂吸收式制冷机除拖动溶液泵需要耗费少量电能外，其它设备均不消耗电能。拖动溶液泵所消耗的电能远远小于拖动压缩机的耗电量，统计结果表明，吸收式制冷技术较压缩式制冷技术节电90％以上。钢铁厂内有多种超过80℃的废水热源，也有多种200℃以下的废气热源，均是理想的驱动溴化锂制冷系统的有效动力。若钢铁厂的冷凝回水温度低于80℃，可以通过热泵适当提高热源的品位，产生超过80℃的工业废水。在低于70℃的环境下，利用两级吸收式制冷机驱动溴化锂吸收式制冷系统的正常运行。

与传统的空调相比该系统具有以下优势：（1）基本建设投资。经价格对比测算，溴化锂吸收式制冷机的基建投资仅是电力压缩制冷机基建投资的50％左右。（2）年运行费用。溴化锂吸收式制冷机年运行费用不及电力压缩式制冷机年运行费用一半。（3）节电。制冷期间溴化锂吸收式制冷机消耗的电力是电力压缩式制冷机消耗电力的2％。

4吸附式制冷的应用

吸附制冷系统是以热能为动力的能量转换系统。其基本原理是：一定的固体吸附剂对某种制冷剂气体具有吸附作用。吸附能力随吸附温度的不同而不同。周期性地冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和解吸。①冷却吸附（制冷），通过水、空气等热沉带走吸附剂显热与吸附热，完成吸附剂对制冷剂的吸附；②加热解吸（冷凝），吸附式制冷完成后，再利用热能（如太阳能、废热等）提供吸附剂的解吸热，完成吸附剂的再生，解吸出来的制冷剂蒸气在冷凝器中凝结成液体。吸附式制冷的驱动热源为50℃以上的工业废热和太阳能等低品位热能，另外，所采用的制冷剂一般都是天然制冷剂，如水、氨、甲醇和氢等，其ODP和GWP均为零。

5结论

钢铁生产过程中产生大量的具有低品位热能的废气，由于其热能密度较低，一直没有得到有效的开发利用：另一方面，钢铁厂厂房内的生产环境相对比较恶劣，以及厂房操作室消耗电能采暖或制冷。本文从节能环保及能源有效利用的角度出发，提出将低品位的余热用于厂区建筑物采暖、制冷，具有实际可行性和经济性。

参考文献：

[1]黄导．钢铁行业节水工作“十五”回顾及“十一五”展望[J]．冶金管理，2007（9）

[2]杨景玲，张健．钢铁工业环境保护现状和发展趋势[J]．2010年全国能源环保生产技术会议论文集

[3]胡学毅，寇彦德．钢铁工业冷却水水源热泵技术及在钢铁企业应用分析[J]．暖通空调， 2006（6）

[4]孙文合．某钢铁厂供水中心水源热泵技术应用[J]．燃气与热力，2010（1）

[5]刘涛．太阳能制冷技术在溴化锂吸收式制冷机中的应用与研究[J]．制冷与空调，2007（2）

推荐访问:钢铁厂 废气 利用 经济