某鋼鐵企業(yè)爐渣余熱利用方案對(duì)比

梁宗楠李漢林

青島理工大學(xué)

某鋼鐵企業(yè)爐渣余熱利用方案對(duì)比

梁宗楠李漢林

青島理工大學(xué)

本文主要對(duì)溴化鋰吸收式熱泵、離心式熱泵+板式換熱器兩種爐渣余熱回收方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性能和環(huán)境效益分析比較。按照該項(xiàng)目實(shí)際要求采用溴化鋰吸收式熱泵方案較為合理。

爐渣余熱利用；經(jīng)濟(jì)性；方案分析比較

1 引言

隨著人們對(duì)氣候環(huán)境認(rèn)識(shí)的逐漸深化，國家提倡高能耗、高排放企業(yè)實(shí)現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型，企業(yè)在低能耗、低污染條件下追求高盈利的大背景下，廢熱回收改造逐漸變得被耗能企業(yè)所采納。而在一般的鋼鐵企業(yè)中，冶煉鋼鐵所消耗的燃煤產(chǎn)生的爐渣余熱往往不是通過冷卻塔排入大氣，就是通過空冷島排入大氣，因此，這部分直接被浪費(fèi)掉的熱能如果能夠合理的利用下來，不僅可以幫企業(yè)創(chuàng)造財(cái)富，而且可以間接地減少污染物的排放。而熱泵技術(shù)的發(fā)展，特別是大型高溫水源熱泵的問世，使得爐渣余熱回收成為可能。

2 項(xiàng)目實(shí)例

該項(xiàng)目為某大型鋼鐵企業(yè)爐渣二次利用改造工程，主要對(duì)兩臺(tái)燃煤鍋爐爐渣進(jìn)行余熱回收。單臺(tái)燃煤鍋爐爐渣制得的脫鹽水流量為10.2t/h，爐渣加熱后的脫鹽水出水溫度為80℃，回水溫度為30℃，蒸汽壓力為2kg/cm2～10kg/cm2，該企業(yè)所在地區(qū)現(xiàn)行蒸汽價(jià)格為170元/噸；用電價(jià)格為0.6元/kwh；供熱價(jià)格為74.03元/GJ。結(jié)合實(shí)際情況和當(dāng)前市場(chǎng)及技術(shù)條件現(xiàn)況，提出較實(shí)際可行且具有代表性的兩種方案進(jìn)行對(duì)比分析：

方案一：該方案選用兩臺(tái)溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組（各自報(bào)價(jià)57萬元、53萬元），兩臺(tái)熱泵機(jī)組連入熱回收系統(tǒng)，并將經(jīng)爐渣加熱后的熱源水（出水溫度80℃、回水溫度30℃）通入該系統(tǒng)，另外為達(dá)到系統(tǒng)額定出水量，采取蒸汽補(bǔ)充的方式來完成，最后制得熱水并入市政供熱管網(wǎng)。

方案二：該方案選用1臺(tái)離心式熱泵機(jī)組及一組板式換熱器（各自報(bào)價(jià)150萬元、0.3萬元），熱源水溫度同方案一。由于沒有找到直接將熱源水從80℃降到30℃的離心式熱泵，所以在機(jī)組之前加一個(gè)板換降溫，最后制得熱水并入市政供熱管網(wǎng)。

3 計(jì)算方法

本文采用工程的投資回收年限作為兩種方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析的指標(biāo)。各項(xiàng)費(fèi)用計(jì)算方法如下：電費(fèi)（各項(xiàng)用電設(shè)備總功率*時(shí)間）、初投資（造價(jià)+安裝費(fèi)用）、運(yùn)行費(fèi)用（蒸汽費(fèi)用+電費(fèi)）、收益（單位年限獲得熱力費(fèi)用*年限）、成本回收年限（初投資/（收益-運(yùn)行費(fèi)用））。

4 方案一：溴化鋰吸收式熱泵

4.1 方案內(nèi)容

溴化鋰吸收式熱泵分為兩類：輸出熱的溫度低于加熱源的第一類溴化鋰吸收式熱泵，亦稱為增熱型熱泵；輸出熱的溫度高于加熱源的第二類溴化鋰吸收式熱泵，亦稱為升溫型熱泵。第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)不需消耗高品質(zhì)熱能、能耗費(fèi)用極低，廢熱源可是廢熱熱水，也可是廢熱蒸汽。故此處采用二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組，廢熱源為爐渣廢熱加熱后的熱水。又因該類型熱泵機(jī)組性能系數(shù)可達(dá)0.4～0.6，適用在60～100℃的廢熱、冷卻水在10～40℃的系統(tǒng)中時(shí)，輸出的熱水或蒸汽溫度可在100～150℃。根據(jù)該地區(qū)市政供熱設(shè)計(jì)要求，機(jī)組熱水出水溫度在75℃以上時(shí)便可滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 費(fèi)用匯總

經(jīng)過計(jì)算得到：電費(fèi)17.7元/h；蒸汽費(fèi)361.77元/h；造價(jià)費(fèi)110（57+53）萬元；安裝費(fèi)16.5萬元；獲得熱力費(fèi)663.998元/h。

5 方案二：離心式熱泵+板式換熱器

5.1 方案內(nèi)容

此方案采用的是高溫離心式熱泵機(jī)組+板式換熱器組合運(yùn)行。離心式熱泵機(jī)組分為：低溫出水離心式熱泵機(jī)組（提供熱水溫度小于等于46℃）、中溫出水離心式熱泵機(jī)組（提供熱水溫度為46～55℃）和高溫出水離心式熱泵機(jī)組（提供熱水溫度為55～85℃）。離心式熱泵機(jī)組具有以下優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)螜C(jī)容量大、廢熱利用廣泛、功能多樣化、高效節(jié)能等，隨著能源多樣化它的適用區(qū)域也變得更加廣泛，但它也有不足的地方，比如說，它本身是一個(gè)依賴電能的設(shè)備，對(duì)于一些不便于用電的地區(qū)或者城市就不太適合了，而且離心式熱泵機(jī)組單臺(tái)造價(jià)比吸收式熱泵要昂貴一些。

5.2 費(fèi)用匯總

經(jīng)過計(jì)算得到：電費(fèi)264.6元/h；蒸汽費(fèi)0元/h；造價(jià)費(fèi)150.3（150+0.3萬元；安裝費(fèi)22.545萬元；獲得熱力費(fèi)418.936元/h。

6 兩種方案綜合結(jié)果對(duì)比分析

溴化鋰吸收式熱泵/離心式熱泵+板式換熱器:初投資126.5萬元/172.845萬元；運(yùn)行費(fèi)用28.413萬元/年/89.541萬元/年；收益224.697萬元/年/141.768萬元/年；成本回收年限1.314年/3.31年。

溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組本身具有維修成本低、安裝簡(jiǎn)單、噪音小、使用壽命長，能量調(diào)節(jié)范圍寬廣。再根據(jù)對(duì)兩種方案經(jīng)濟(jì)性的比較，得出溴化鋰吸收式熱泵較離心式熱泵+板式換熱器可節(jié)省初投資46.345萬元、運(yùn)行費(fèi)用每年可節(jié)約61.128萬元、收益每年可增加82.929萬元，并且可以較快地實(shí)現(xiàn)成本收回。

就環(huán)境效益方面而言，溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組較離心式熱泵機(jī)組每年能夠減少更多的CO2排放量及其他污染物數(shù)量；可以節(jié)約更多的電力及冷卻水消耗量，為社會(huì)環(huán)保事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

7 結(jié)語

經(jīng)過以上對(duì)某鋼鐵企業(yè)爐渣廢熱回收方案的討論，可以得出該項(xiàng)目采用溴化鋰吸收式熱泵方案較為合理，此方案的確定充分驗(yàn)證了溴化鋰吸收式熱泵在本次余熱回收項(xiàng)目中的成功應(yīng)用。值得在以后的余熱回收項(xiàng)目中進(jìn)行推廣。

[1] 毛洪財(cái),蔡小榮,陳杰.溴化鋰吸收式熱泵及其應(yīng)用[J].制冷與空調(diào),2014(7):5～8.

[2] 張長江.溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組在余熱供熱領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].工廠動(dòng)力,2010(1):15～18.

[3] 于紅霞,杜國良.離心式熱泵機(jī)組的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].發(fā)電與空調(diào),2012,33(3):59～64.

[4] 李明久.溴化鋰吸收式制冷機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r及其經(jīng)濟(jì)性分析[J].低溫與特氣,2007,25(4):4～6.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.045