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通过吸收式热泵将冲渣水降温至60℃

作者:admin 发布时间:2019-05-30 08:40

  钢铁行业是工业领域的耗能大户,也是我国节能减排潜力最大的行业之一。“十一五”期间,钢铁行业一方面频频被“点名”,成为全社会节能减排的重点和难点领域;另一方面,钢铁行业节能减排取得的成效,也为全社会推进节能减排做出了巨大贡献。

  去年9月国家已经出台《钢铁行业生产经营规范条件》,对钢铁企业的环境保护、能源消耗和资源回收利用、工艺装备等方面做出了具体的要求。《条件》明确提出,对于不具备规范条件的企业需按照规范条件要求进行整改,整改后仍达不到要求的企业应逐步退出钢铁生产。对不符合规范条件的企业,有关部门不予核准或备案新的项目、不予配置新的矿山资源和土地、不予新发放产品生产许可证、不予提供信贷支持。

  国家的环保法律法规将更加严格,节能减排任务更艰巨,钢铁行业的压力也更大。在“十二五”规划纲要提出的钢铁行业发展重点方向中,与节能减排相关的内容占据了大多数:支持非高炉炼铁、洁净钢生产、资源综合利用等技术开发;重点推广能源管控系统技术和高温高压干熄焦、余热综合利用、烧结烟气脱硫等节能减排技术。

  目前,钢铁产业余热余能的回收利用率相当低,其中,高温余热比较容易回收,目前在节能降耗的技术改造中已大部分得到回收;但低温余热的回收却几乎为零,如高炉冲渣水的余热,大多被浪费掉。应该指出,低温余热约占总余热的35%,因此,钢铁产业的低温余热存在着巨大的回收潜力。

  钢铁厂在高炉炼铁工艺中,产生的炉渣温度大约为1000℃。目前,大多数炼铁企业的处理方法是:将此炉渣在冲渣箱内由冲渣泵提供的高速水流急冷冲成水渣并粒化,以供生产水泥之用。一般每吨铁排出约0.3t渣,每吨渣可产生80~95℃,5~10t的冲渣水。为了保证冲渣水的循环利用效果,需要将这部分冲渣水在沉淀过滤后引入空冷塔,降温到50℃以下再次循环冲渣。这样就使得很大一部分热量在空冷塔中流失,既造成了能源的浪费,又对环境造成了热污染。若能合理利用这些余热,既可节约能源、减少运行成本,又可保护环境、减少热污染。热泵的利用是解决这一问题的有效途径。

  热泵作为一种有效的节能技术,正在成为利用低品位能量的有效工具。根据驱动能源的不同,热泵还可分为电力驱动的蒸汽压缩式热泵、蒸汽或废热驱动的吸收式热泵和热力驱动的蒸汽喷射式热泵三大类。利用高温热源,将低温热源(如废热)提高到某一中间温度而加以利用的热泵称为第一类热泵,如家用热泵式空调等;利用大量中间温度的废热和该废热源与低温热源的热势差,来制取热量少但温度高于中温废热的热水或蒸汽的热泵为第二类热泵,如热泵干燥机等。钢铁企业的许多工序中产生大量低品位余热,所以,吸收式热泵特别是第二类热泵在冶金企业中有很大的应用潜力。

  将高炉冲渣水沉淀过滤后,进行水水热交换,再通过吸收式热泵机组,利用冲渣水中大量的中温热源为热能驱动,用大量中温热源和低温热源的热势差,制取高温水或者低压蒸汽,将部分中低热能转移到更高温位,从而提高了热源的利用品位,同时也对冲渣水进行了冷却。制取的蒸汽可用于厂区或厂区周边建筑供热、洗浴或为锅炉补水。以年产值10万吨钢铁的某钢铁厂为例,其每年产生180000吨90℃冲渣水。通过吸收式热泵将冲渣水降温至60℃,则可获得62.8MW热量,相当于燃烧1046吨标准煤产生的热量。

  钢铁企业在生产过程中有许多部门需要制取低温冷媒水用于工艺冷却和空调制冷,如轧钢厂、焦炉煤气净化工艺、主电室、电气控制室、电子计算机房、操作台、仪表放、各办公楼、居住区等。从冷却要求来说,有的可以用较高温度的冷却水,而又的冷却过程必须使用较低温度的冷却水,这部分低温冷却水就需要通过制冷机组制取。

  可以使用吸收式热泵机组,利用高炉冲渣水进行制冷。首钢是国内第一家利用高炉冲渣水进行制冷的钢铁企业。在满足多个部门空调用冷量的同时,充分利用了余热资源达到了节能降耗的目的。

  以制取5000kW冷量为例,如使用电压缩制冷机组,电压缩机组能效比COP按3.0计算,按小时满负荷费用计算,耗电量为5000kW/3.0=1666.7kWh。每千瓦时电费按0.55元计算,则电压缩制冷机组每小时运行费用为916.7元。选用双效吸收式热泵制冷时,按小时满负荷费用计算,消耗蒸汽量6.25t/h,蒸汽价格80元/吨,则每小时500元。可以看出吸收式热泵制冷费用是电制冷的54.5%。

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