冶金余热回收的热效率分析

　　伴随着深化改革步伐的进一步深入，加快节能、环保型社会进度，坚持可持续、可循环性发展原则，成为了当下各行业经济领域发展遵循的行为准则，一方面，快速的社会发展步伐使我国目前正面对着严峻的资源使用形势，包括自然、社会等资源的承载力都达到了一定的限度，节能环保已经刻不容缓;一方面冶金行业作为资源消耗最大的行业领域，提高其资源的有效利用率推动可持续性循环进程是未来其行业发展的主导方向，因此加快冶金行业效能的有效利用，充分提高热能的回收率，形成“热能—回收—热能”的良性循环，是当下进行冶金行业改革升级的重点工作之一。

　　1 冶金余热的主要内容及特征

　　从行业领域划分当中我们得知，冶金余热指的是在相关冶炼企业生产经营运作下，从矿物中提取金属或金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺，而在此过程中产生的多余热量，其产生过程主要包含两个方面，一方面产生于在进行矿物冶炼的过程中，受矿物本身的分子结构变化以及冶炼设备的正常运作所产生的热量;一方面，就是在结束冶炼过程时产生的冶炼废渣，由于刚刚进行完冶炼进程，其废渣本体在运作过程中形成了大量的热能。相比之下后者所产生的余热比前者所产生的余热要多，前者的余热在实施冶炼流程过程中被逐步散发掉，而作为冶炼后的产物保存了较多的余热。

　　2 冶金余热回收的发展现状

　　作为支援社会改革发展重要的物资，包括钢铁等在内的一系列金属制品，其冶炼技术、效率以及质量的提高则改变了社会建设发展的进程。而当下，快节奏的社会发展步伐，使得我国各行业领域建设对于金属制品的要求不断增高，从实践过程当中我们可以看到，传统的冶金技术对于能源的消耗以及物资的使用依赖程度逐步提升，已经不能够适应当下以节能、环保为主题的生产建设，在金属冶炼过程中所产生的大量热能由于不能够形成有效的回收利用，直接排放到空气当中，其热气内所还有的微量金属元素对于空气质量造成了污染。因此通过长期的实践过程我们了解到，现有的余热回收方式主要分为两大类，一种是以通过增大压强的方式将热能转变为动能粒化方式来进行，这也是现阶段冶金行业余热回收所采用的主要形式;一种是用水或者是水与空气的混合物使高炉熔渣冷却，从而回收余热的湿法回收形式，二者因作业效率、质量以及受用环境的不同在冶金余热回收中产生重要的影响作用。

　　3热效率的主要内容及特征

　　热效率在技术实践过程当中主要指的是在进行热量转换的当中有效输出的热量与输入的总热量之比称之为热效率，分别用20℃冷却水和20℃干空气两种冷流体对冶金余热进行回收，并比较两种余热回收方法所产生的热效率。在进行数据理论计算的当中，其对冷却水、干空气以及废渣残留物的数据指标均表示为固定常数，同时在一定余热转换范围内进行设定，使其最终产生的热效率数据参数做到科学化、合理化、公平化。而从实际冶炼余热回收转换过程中我们了解到，余热回收的本质其实就是通过对热交换设备的使用进行对流换热，这也导致了在其数据参数确定当中引用到包括雷诺数Re，普朗特数为Pr和努塞尔数Nu在内的三种权重系数作为基础数据，以20℃为衡量界限对其热量转换进行参数测算，以确保实际运行当中热量回收工作的正常运转。

　　4冶金余热回收的热量转换内容

　　通过对冶金过程的详细了解我们得知，在具体产生并进行余热回收的过程中，主要表现为在完成冶金产生的矿渣当中含有大量的热量会通过相关技术处理，会转化成水蒸气中的热量，主要通过以下两个步骤实施完成：一方面，在风力设备的作用下，环境空气中会将矿渣的内部结构进行穿透，期间在20℃的界限标准下温度会迅速攀升，矿渣中没有完全得到提炼燃烧的矿物质会与空气当中的氧份发生物理反应充分年燃烧，从而使得将穿透的冷空气转化为具有高温度的气体物质，吸收矿渣中的热量此后，高温热烟气在锅炉换热面积中穿过，对换热管当中的常温水进行加热，使其转化为水蒸气。此时热烟气的温度会下降，并将其中的热量传递给水蒸气。在整个余热回收过程当中，这两个步骤的效率，将会对热回收的效率产生直接的影响。

　　另一方面在第二部分转化过程当中，承担燃烧作业的锅炉将会对余热回收转化，产生的转化热效率数据参数形成直接的影响作用，从现阶段进行余热回收转化过程里，生产企业对于产生的热效率占比来讲其数值能够达到80%—85%之间，在此当中我们要将诸如风力设备、环冷机密闭、烧结矿透气性等方面的因素纳入到余热回收的影响范围，运转正常风力较强的设备以及密闭效果好的器械对于提高余热的热效率数值具有重要的作用，反之由于操作和技术上的失误使得矿渣热量会被空气带走很多，热效率转化数值下降很多，其回收转换效能得不到提高。

　　5 探讨提高冶金余热回收方法的主要路径

　　5.1 高炉炉顶煤气余压发电技术(TRT)

　　该技术多用于钢铁冶炼方面，其原理是转化高炉炉顶煤气余压，将得到的热量作为发电能量。高炉煤气除尘有湿式除尘法和干式除尘法2种。实践证明，干式除尘法的应用效果更好。

　　5.2烧结余热的高效利用技术

　　烧结工序所用能耗占整个生产过程吨钢总能耗的10%左右，而冷却剂、烧结机所产生的废气和烟气热量占到烧结工序热量的50%以上。这说明，充分挖掘烧结工序余热具有重要的意义。结合实际检测数据可知，有60%的废气温度低于300℃，仅有35%左右的废气温度高于300℃。这说明，烧结部分的热源多属中低品质。根据用户的需求，烧结余热可被当作动力源或是热利用。随着烧结余热利用技术的不断发展，前者处于余热利用的主导位置，即钢铁企业充分应用中低温烟气，使用中低品位热源加热水后，利用蒸汽推动汽轮机完成发电作业，由此而给企业带来较好的经济效益。

　　5.3干熄焦余热高效利用技术

　　这项技术充分利用了循环氮气，在设备上加装氮气实现热交换。比如，焦炭熄灭可直接回收红焦余热，并保证将热能转化为电能。此外，该方法还能消除湿气法熄焦造成的环境污染。以某焦化厂(1×106t/a)为例，企业使用该技术可以每年减少1×105t以上燃煤造成的大气污染。该数据基本上与1500t/a所产生的SO2或160t/a烟尘量相当。数据证明，企业采用这种技术可以实现社会效益和经济效益的双丰收。

　　5.4饱和蒸汽发电技术

　　我国多数钢企产生的饱和蒸汽仅用于冬季的供暖和洗浴，在其他季节它们多被排放。饱和蒸汽发电技术的出现解决了蒸汽外排的情况。大部分钢企将轧钢加热炉由原水冷梁水冷却方式逐渐改为汽化冷却。这样做的目的是提高加热质量，减少热能损失，实现富裕饱和蒸汽并网发电。不仅如此，部分轧钢加热炉会在烟道中增加蒸发器、省煤器，必要时还增加过热器，充分利用烟气余热生产蒸汽发电。相比加热炉产汽稳定的特性，转炉烟气余热利用所产生的蒸汽具有明显的不连续性和波动性。而在烟道式余热锅炉系统中增加变压湿式蓄热器设备，可以完全缓解由于蒸汽压力波动而导致供汽量不均衡，以致发电系统不能平稳运行的问题。该技术可以保证蒸汽的平稳、连续输出。使用变压湿式蓄热器可以保证蒸汽在均匀、稳定和连续的状态下输出后，水气分离时能够直接推动汽轮机做功产生电能，而且利用富裕饱和蒸汽发电能够实现减排的目的。

　　6 结语

　　综上所述，加强冶金余热回收的工作效率，对于提高热效率转化的发展具有重要的意义，在现阶段随着节能环保风潮的进一步涌动，节能意识不断深入社会各个层面，同时热效率作为能够反映设备的正常运行状况以及技术应用执行情况的综合数据，成为了加快余热回收的重要技术参数保障，因此我们要通过相应的技术改进、设备投入等方面的措施，推动热效率转化的提升进程，为提高热能的有效利用提供保障。

　　参考文献：

　　[1]郑兴华.冶金余热回收的热效率研究[J].世界有色金属,2018(07):4-5.

　　[2]李延涛.冶金余热回收的热效率研究[J].科技与创新,2016(03):125.

　　作者简介：姓名：王成军;性别：男，民族：汉，籍贯：陕西商洛，学历：本科;现有职称：助理工程师;研究方向：热能与动力工程。