熱泵技術(shù)在我國鋼鐵冶金行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展

趙春旭

摘 要：鋼鐵冶金行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，文章結(jié)合鋼鐵冶金行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)用具有節(jié)能作用的熱泵技術(shù)來分析鋼鐵冶金工業(yè)余熱的創(chuàng)新應(yīng)用方式，展望熱泵技術(shù)的未來發(fā)展方向，為鋼鐵冶金行業(yè)對熱泵技術(shù)的應(yīng)用提供未來研究參考。

關(guān)鍵詞：熱泵技術(shù) 鋼鐵冶煉行業(yè) 應(yīng)用

我國是世界上的鋼鐵冶煉工業(yè)大國，在社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技水平的提升下，我國鋼鐵冶金行業(yè)也實現(xiàn)了快速的發(fā)展。從實際發(fā)展耗能情況上看，鋼鐵冶金行業(yè)是一種高能耗行業(yè)，在發(fā)展過程中，消耗的能量占據(jù)社會總體能量的百分之十以上，且在發(fā)展過程中沒有實現(xiàn)對能源資源的高效利用，在發(fā)展的過程中帶來了一系列的污染。在鋼鐵冶金能耗中，余熱在眾多能耗中占據(jù)比較大的比重。但是在我國現(xiàn)階段的鋼鐵冶金行業(yè)中，余熱的總體利用率比較低，且在應(yīng)用操作的時候還存在比較大的浪費問題。熱泵技術(shù)作為世界上公認(rèn)的一種節(jié)能技術(shù)形式，能夠?qū)U棄的資源轉(zhuǎn)換為新的能源，在發(fā)展鋼鐵冶煉的同時降低對資源、能源的消耗，減少鋼鐵冶煉發(fā)展對周圍環(huán)境的影響。

一、熱泵技術(shù)概述

（一）內(nèi)涵

熱泵技術(shù)是一種從自然界空氣、水、土壤中獲取的低品位熱，獲取的低品位熱經(jīng)過電力做功來輸出能用的高品位熱能的設(shè)備。現(xiàn)在我國主要利用三種熱泵技術(shù)，分別是水源熱泵，地源熱泵，以及空氣源熱泵。

（二）分類

我國熱泵技術(shù)基本上分成三種，分別是水源熱泵、地源熱泵、空氣熱泵。

1、水源熱泵

水源熱泵工作是應(yīng)用16攝氏度的電力壓縮機(jī)對循環(huán)工質(zhì)開展加工，從而將電力壓縮機(jī)的熱水輸出溫度上升到52攝氏度。水源熱泵應(yīng)用操作輸出的熱量和電功率之間的比例是3.51，在操作上比直接應(yīng)用電采暖節(jié)省電力72%。水源熱泵操作還可以應(yīng)用風(fēng)機(jī)盤管向房間內(nèi)部進(jìn)行供暖操作，在夏季的時候能夠?qū)崿F(xiàn)一機(jī)多用，不僅節(jié)省了投資，而且節(jié)省了運行費用，是一種理想的節(jié)能系統(tǒng)裝置。但是這樣的裝置操作在大多數(shù)的城區(qū)具有較大的實踐難度。

2、地源熱泵

地源熱泵以空氣為基本熱源，在理論操作上不會受到任何時間、空間、地點的限制。現(xiàn)階段大多數(shù)的冷暖空調(diào)應(yīng)用的都是這種產(chǎn)品類型。地源熱泵供熱是通過直接產(chǎn)生熱風(fēng)或者熱水后再產(chǎn)生的熱風(fēng)來實現(xiàn)的。空氣源熱泵在溫度低的情況下，其壓縮機(jī)械的入口壓力也會降低，工質(zhì)比重會比較大，相應(yīng)的阻力也會比較大，對應(yīng)壓縮機(jī)的吸氣量也會減少。

3、空氣源熱泵

一些廠家在出風(fēng)口加電補(bǔ)熱，一些則是選擇在水系統(tǒng)的回水管上額外增加補(bǔ)熱器。在現(xiàn)階段，我國國內(nèi)一些地區(qū)應(yīng)用燃油、燃?xì)庾鳛檎舭l(fā)氣息進(jìn)行補(bǔ)熱操作。這些做法能夠?qū)岜眯б娼档?，但是這種操作會使得空氣源熱泵的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，由此也增加了造價。

二、我國鋼鐵冶金業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

第一，社會主義市場需求的變化拉動了我國鋼鐵冶金業(yè)生產(chǎn)力快速增長?，F(xiàn)階段，我國社會經(jīng)濟(jì)仍處于一種快速發(fā)展的局面，經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)螺旋上升的局面。和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相應(yīng)的是鋼材的需求量也呈現(xiàn)上升發(fā)展局面，鋼鐵企業(yè)發(fā)展快速。第二，鋼鐵冶金行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整取得了突出的成就。第三，鋼鐵冶金行業(yè)工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)調(diào)整取得了比較大的突破，對不符合生產(chǎn)發(fā)展需要的小型設(shè)備進(jìn)行了淘汰。

鋼鐵冶金工業(yè)在發(fā)展的過程中，很多工序都會出現(xiàn)大量低品位的余熱，因而，熱泵技術(shù)在鋼鐵冶金行業(yè)發(fā)展中顯示出比較大的應(yīng)用潛力和空間。在眾多形式的熱泵技術(shù)中，壓縮熱泵技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對能源的二次利用，吸收式熱泵在不需要其他能源支持的情況下能夠直接應(yīng)用余熱進(jìn)行加熱處理，發(fā)展過程中所消耗的成本費用較低。

三、熱泵技術(shù)在我國鋼鐵冶金行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）熱利用

熱利用主要是應(yīng)用余熱熱能來進(jìn)行鋼鐵冶金加工生產(chǎn)，將不需要的能量進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換，具體操作包括預(yù)熱、供熱供暖、制冷、蒸發(fā)、干燥等。在供熱溫度需求不超過100攝氏度的時候，可以將從煉鐵、連鑄、軋鋼等工序操作中能產(chǎn)生的余熱作為一種全新的熱源。經(jīng)過合理的設(shè)計和高溫操作，能夠產(chǎn)生超過100攝氏度的蒸汽或者高溫?zé)崴Ａ硗?，還可以應(yīng)用20攝氏度到40攝氏度的熱水產(chǎn)生50-60攝氏度的熱水，供人們作為生活用水來使用。

（二）動力利用

動力利用是指將余熱轉(zhuǎn)換為電能機(jī)械使用的如果從。在鋼鐵企業(yè)中的余熱資源中，轉(zhuǎn)爐煉鐵、高爐煉鐵、燒結(jié)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的余熱資源比較豐富，是鋼鐵余熱發(fā)電應(yīng)用的重要領(lǐng)域。比如蘇州一智能公司制作的余熱回收利用系統(tǒng)，能夠?qū)崮苎h(huán)系統(tǒng)和電能循環(huán)系統(tǒng)結(jié)合，并利用較低品位的熱量，從熱源中提取所需要的余熱，從而實現(xiàn)供熱，提升系統(tǒng)自身的性能。

四、熱泵技術(shù)在我國鋼鐵冶金行業(yè)發(fā)展的研究

（一）新工質(zhì)研究

壓縮熱泵中一般會應(yīng)用氟氯碳?xì)浠衔餅榛竟べ|(zhì)。但是這種工質(zhì)對臭氧層有著比較嚴(yán)重的破壞作用，能夠被其他工質(zhì)取代。吸收熱泵則是以溴化鋰水溶液或氨水溶液為工質(zhì)，吸收性能良好，但是溴化鋰易結(jié)晶和溶液所適用的范圍有限，對一般金屬的腐蝕性比較大，甚至還會產(chǎn)生爆炸。因而，相關(guān)人員借助最新技術(shù)形式對R744/HCs混合工質(zhì)進(jìn)行了篩選，對自然工質(zhì)二氧化碳跨臨界循環(huán)應(yīng)用理論和壓力高問題展開了研究，通過理論計算出了在不同配比下的系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)性能，顯示出高效、環(huán)保、安全的性能。

（二）應(yīng)用結(jié)構(gòu)部件改進(jìn)原有的循環(huán)方式

通過對結(jié)構(gòu)部件的改進(jìn)來提升熱泵系統(tǒng)性能，提高熱泵技術(shù)的應(yīng)用效率。北京某大學(xué)提出了一種中低溫余熱轉(zhuǎn)換為蒸汽的系統(tǒng)，系統(tǒng)由蒸發(fā)器、吸收器、發(fā)生器共同組成，能夠?qū)l(fā)生器蒸汽引到外部來進(jìn)行冷凝處理。該系統(tǒng)的熱回收效率比較高，各個部件能夠同時運作，符合鋼鐵冶金行業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展特點。還有學(xué)者研發(fā)出一種煙氣余熱深度回收型熱泵，這種熱泵形式具有自動加藥操作裝置，能夠?qū)⒌獨浠锶芙?，從而轉(zhuǎn)換成無毒無污染的物質(zhì)，減少霧霾現(xiàn)象的發(fā)生。

結(jié)束語

綜上所述，在社會經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展以及鋼鐵企業(yè)激烈的競爭環(huán)境下，鋼鐵冶金行業(yè)的節(jié)能發(fā)展形勢比較嚴(yán)峻。熱泵技術(shù)對提高工業(yè)余熱利用率，減少環(huán)境污染等方面起到了十分重要的作用，得到了人們的廣泛應(yīng)用。隨著時代進(jìn)步發(fā)展，熱泵技術(shù)的研究開始涉及到新工質(zhì)、新部件改造、循環(huán)創(chuàng)新等內(nèi)容，逐漸實現(xiàn)自主研究創(chuàng)新發(fā)展，有效提升了企業(yè)競爭力，具有重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略意義。

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