摘 要 本文結(jié)合余熱資源利用的技術(shù)進(jìn)行分析,論證了余熱源水源熱泵技術(shù)的回收利用上,特別是工業(yè)廢水的再循環(huán)利用和冷卻水的再利用經(jīng)驗(yàn)和效果。將這一技術(shù)作為先進(jìn)的節(jié)能減排技術(shù)加以推廣。期望本文的論述能夠幫助企業(yè)進(jìn)一步加大能源成本的降低,實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì),在增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力,創(chuàng)造良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益上發(fā)揮作用。

關(guān)鍵詞 熱泵技術(shù),冶金行業(yè),余熱利用

隨著有色金屬工業(yè)的發(fā)展,新型冶金爐窯大多數(shù)都要求配套余熱鍋爐來回收余熱資源中的熱量以達(dá)到節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目的。在現(xiàn)代有色冶金工藝中,余熱鍋爐已成為生產(chǎn)中不可缺少的重要裝置之一。個(gè)別冶煉廠較早地進(jìn)入了有色冶煉余熱回收利用的設(shè)計(jì)與研究領(lǐng)域,經(jīng)過多年的設(shè)計(jì)與實(shí)踐,積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。目前采用熱泵技術(shù)回收冶金行業(yè)工序余熱,由企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì),并獲得顯著成果,為企業(yè)在節(jié)能減排,廢水利用上創(chuàng)造了效益。

1 低溫余熱熱源熱泵技術(shù)

（1）熱泵的工作原理是將低溫?zé)嵩吹臒崃窟M(jìn)行轉(zhuǎn)移,將溫度較高的機(jī)器和設(shè)備采用水泵循環(huán)的方法,將是從低處提升到高處,實(shí)現(xiàn)水的從低向高的流動(dòng),熱泵可以將熱量從低溫傳遞到高溫,采用的是熱量提升裝置,能夠從環(huán)境中吸取熱量,然后將被加熱的對(duì)象進(jìn)行降溫[1]。

依照熱泵驅(qū)動(dòng)力的不同,可以分為吸收式和壓縮式的熱泵。

壓縮式的熱泵是在低溫?zé)嵩吹墓r下,經(jīng)過蒸發(fā)器,最終得到了工質(zhì)溫度低于余熱源的溫度,經(jīng)過蒸發(fā)器的吸收,外界的熱量蒸發(fā),蒸汽回到了壓縮器,然后繼續(xù)壓縮,完成了循環(huán),經(jīng)過熱用戶的不斷熱循環(huán),實(shí)現(xiàn)了熱量的轉(zhuǎn)換。這種制熱數(shù)值將電能從低溫環(huán)境下進(jìn)行了熱量的提取,完成了供給用戶的熱量的循環(huán)。

壓縮式熱泵原理圖

壓縮式熱泵主要是由壓縮機(jī)、熱交換器、軸流風(fēng)扇、保溫水箱、水泵、儲(chǔ)液罐、過濾器、電子膨脹閥和電子自動(dòng)控制器等組成。接通電源后,軸流風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn),空氣通過蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換,溫度降低后的空氣被風(fēng)扇排出系統(tǒng),同時(shí),蒸發(fā)器內(nèi)部的工質(zhì)吸熱汽化被吸入壓縮機(jī),壓縮機(jī)將這種低壓工質(zhì)氣體壓縮成高溫、高壓氣體送入冷凝器,被水泵強(qiáng)制循環(huán)的水也通過冷凝器,被工質(zhì)加熱后送去供用戶使用,而工質(zhì)被冷卻成液體,該液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降溫后再次流入蒸發(fā)器,如此反復(fù)循環(huán)工作,空氣中的熱能被不斷泵送到水中,使保溫水箱里的水溫逐漸升高。壓縮式熱泵依照工質(zhì)蒸汽熱源的運(yùn)行方式,這種方式要消耗大量的高質(zhì)熱能,一種是工質(zhì)熱量從低品位到余熱熱源的提供,這種方式需要進(jìn)行設(shè)備的組成安裝過程,包含蒸發(fā)器、吸收器、發(fā)生器等。經(jīng)過廢熱將水進(jìn)行蒸發(fā),生成的水蒸氣進(jìn)入了吸收器之中,被吸收后的熱量返回到生產(chǎn)過程中被重新利用,流經(jīng)溶液換熱器之后,蒸發(fā)的水蒸氣進(jìn)入了冷卻凝氣器之中,用泵將其送回蒸發(fā)器和吸收器進(jìn)行了循環(huán)[2]。

經(jīng)過對(duì)工業(yè)污水、軋鋼加熱爐冷卻水的再利用,余熱資源數(shù)量不斷增多,考慮到余熱回收設(shè)備的正常使用,據(jù)供熱原理又進(jìn)行了消耗類設(shè)備的改造。目前達(dá)到了運(yùn)行費(fèi)用降低額效果,節(jié)約了蒸汽50%。

冶煉生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生大量廢棄物,處理起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力,成本高、效率低,有的處理后的產(chǎn)物缺乏市場(chǎng),沒有效益,這些難題曾經(jīng)困擾冶煉行業(yè)多年。我們通過科技創(chuàng)新,研發(fā)出幾項(xiàng)全新的處理工藝,將這些讓人頭疼的廢棄物變成值錢的寶貝,實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)廢物的資源化利用,為冶煉行業(yè)廢物處理開辟了一條新生路,推動(dòng)了行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。廢棄物一般采用蒸發(fā)方式將其進(jìn)行分離,處理過程中會(huì)消耗大量蒸汽,由于用蒸汽直接加熱,工藝過程中的蒸汽冷凝后進(jìn)入廢水,增加了廢水處理量和成本。經(jīng)過科技研發(fā),采用熱泵技術(shù)回收工藝,蒸汽冷凝后不再進(jìn)入廢水,每小時(shí)可少生成10噸廢水,大大減輕了廢水處理廠的負(fù)荷。由于熱泵技術(shù)還增加了熱泵,回收熱氣蒸發(fā)熱量,從而減少了蒸汽消耗。據(jù)統(tǒng)計(jì),采用熱泵技術(shù)進(jìn)行回收冶金工藝每小時(shí)可節(jié)約5噸蒸汽,僅此一項(xiàng),每年可新增效益數(shù)百萬元。

2 余熱源熱泵的熱力學(xué)分析

（1）經(jīng)過熱力學(xué)分析的方法,在熱力定律為理論基礎(chǔ)的熱平衡法的情況下,簡(jiǎn)單地從能量守恒的數(shù)量關(guān)系上加以考察,不考慮能量的變化,掩蓋掉余熱回收利用的能量,對(duì)能量利用和轉(zhuǎn)換過程中的傳遞、轉(zhuǎn)化、利用和損失,進(jìn)行熱力學(xué)分析。

例如應(yīng)用平衡法采用的是對(duì)余熱源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能診斷的原理,分析了系統(tǒng)的各個(gè)主要設(shè)備和環(huán)節(jié)的熱力學(xué)完善性,在回收中避免系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),得到設(shè)備節(jié)能部位的最大利用率[3]。

（2）能量平衡分析,是消耗了部分高質(zhì)能之后,采用性能指標(biāo)參數(shù)的衡量方式,將熱用戶得到的熱量和消耗外功的比進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算的述職可以得到工作工程中高溫物體由外部熱源供給的能量和壓縮機(jī)輸入的能量。

（3）平衡的分析,采用的某種形式的能量的變化的分析原理,在一定的環(huán)境條件下,通過諸多的變化,最終達(dá)到與環(huán)境平衡,做出最大功。任何熱力系統(tǒng),在進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程中,通過余熱源水源熱泵的實(shí)際過程的運(yùn)用,進(jìn)行了余熱源熱泵的熱量的吸收,實(shí)際的生產(chǎn)過程中,選取了典型生產(chǎn)工序和設(shè)備,進(jìn)行了低溫余熱資源的調(diào)研,在進(jìn)行水源熱泵供熱能力和輸入功率的測(cè)算之后,利用低溫余熱資源,最終有效加以利用。

3 結(jié)束語

運(yùn)用余熱源水源熱泵技術(shù),對(duì)于冶煉廠的冷卻水和工業(yè)廢水加以余熱的利用,實(shí)現(xiàn)了低溫?zé)崃康奶嵘?有助于企業(yè)的能源成本的降低,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排,踐行了低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì),增強(qiáng)了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。通過論證,我認(rèn)為應(yīng)該將余熱源水源熱泵節(jié)能原來應(yīng)用在余熱源中的熱用戶的運(yùn)行上,達(dá)到合理利用能量的目的。

參考文獻(xiàn)

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[2] 徐輝,林麗瓊,譚忠富.地源熱泵全壽命周期節(jié)能減排技術(shù)經(jīng)濟(jì)模型及應(yīng)用[J].運(yùn)籌與管理,2018,（2）：159-167.

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