【摘要】棕剛玉冶煉時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的高溫煙氣，利用這部分余熱將這些能源加以回收利用，提供工業(yè)、生活熱水或者為建筑采暖，不僅可以減少工業(yè)企業(yè)的污染排放，還可以大幅降低工業(yè)企業(yè)的原有能源消耗。本文主要介紹余熱利用技術(shù)的發(fā)展及棕剛玉冶煉行業(yè)中余利用方式。

　　一、前言

　　節能減排是我國經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展的一項長(cháng)遠戰略方針，也是一項極為緊迫的任務(wù)。我國經(jīng)濟快速增長(cháng)，各項建設取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境被破壞的代價(jià)，這兩者之間的矛盾日趨尖銳，群眾對環(huán)境污染問(wèn)題反應強烈。這種狀況與經(jīng)濟結構不合理、增長(cháng)方式直接相關(guān)。不加快調整經(jīng)濟結構、轉變增長(cháng)方式，資源支撐不住，環(huán)境容納不下，社會(huì )承受不起，經(jīng)濟發(fā)展難以為繼。只有堅持節約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，才能實(shí)現經(jīng)濟又好又快發(fā)展。

　　余熱屬于二次能源，如果可以再次利用物料燃燒或融化所產(chǎn)生的熱，那么將加大能源的利用率，減輕企業(yè)的成本。針對棕剛玉冶煉行業(yè)來(lái)說(shuō)，冶煉時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的熱量，而這部分熱量一般企業(yè)都沒(méi)有加以利用，而是經(jīng)過(guò)除塵后將其排掉，而企業(yè)又需要熱源來(lái)進(jìn)行采暖或需要淋浴用熱水，如果將能將這兩部分更好的結合起來(lái)，那么就能為企業(yè)帶來(lái)效益，同時(shí)也實(shí)現了節能減排的目的，企業(yè)和國家實(shí)現了雙贏(yíng)。

　　二、余熱利用方式

　　我們所說(shuō)的余熱主要是工業(yè)余熱。工業(yè)余熱主要指工礦企業(yè)熱能轉換設備及用能設備在生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢熱、廢水、廢氣等低品位能源，利用余熱回收技術(shù)將這此低品位能源加以回收利用，提供工業(yè)、生活熱水或者為建筑供熱，不僅可以減少工業(yè)企業(yè)的污染排放，還可以大幅降低工業(yè)企業(yè)的原有能源消耗[1]。

　　余熱資源是在現有條件下可以實(shí)現回收利用但尚未利用的這部分資源。一般來(lái)說(shuō)從其來(lái)源可以分為高溫煙氣余熱和冷卻介質(zhì)余熱等幾類(lèi)。在我國，各企業(yè)生產(chǎn)部門(mén)的余熱資源回收率不足40%，可以說(shuō)我國的余熱資源回收潛力巨大。因此，更好的利用余熱資源是現實(shí)節能減排、清潔發(fā)展、安全發(fā)展重要方法之一[2]。

　　由于使用的生產(chǎn)方法、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設備以及原料、燃料條件的不同和工藝上千變萬(wàn)化的需要，從而給余熱利用帶來(lái)很多困難。

　　但是如何能更好的利用余熱，使其發(fā)揮其應有的效應，一致是人們所關(guān)心和發(fā)展的方向，余熱熱源隨著(zhù)生產(chǎn)工藝和使用條件的不同，也對其更好的回收利用產(chǎn)生一定的阻礙，針對棕剛玉冶煉行業(yè)的特點(diǎn)及余熱產(chǎn)生的方式來(lái)說(shuō)，余熱利用往往存在以下兩個(gè)難點(diǎn)：

　　(1)熱源不穩定。這主要是與制備工藝有關(guān)。例如：棕剛玉的生產(chǎn)是周期性的，并且生產(chǎn)過(guò)程中熱源提供的熱量也會(huì )隨著(zhù)生產(chǎn)的波動(dòng)而波動(dòng)。

　　(2)煙塵中含塵量大。尤其是爐煙溫度高、含塵量大時(shí)，更容易粘結、積灰，從而對余熱回收的設備有可能產(chǎn)生嚴重磨損和堵塞的后果。

　　余熱資源按其溫度劃分可分為三類(lèi)：高溫余熱(溫度高于500℃的余熱資源)，中溫余熱(溫度在200-500℃的余熱資源)，低溫余熱(溫度低于200℃的煙氣及低于100℃的液體)。

　　余熱資源由于本身屬于二次能源，因此在使用過(guò)程應降低其一次能源消耗一次能源消耗，減少不必要的能量轉換次數。在實(shí)際使用中多是通稿換熱器進(jìn)行直接的換熱，通過(guò)余熱將水加熱或將物料烘干去除水分。

　　三、常用換熱器類(lèi)型及特點(diǎn)

　　管式換熱器：2種不同流體在管殼內進(jìn)行換熱，1種在管內流動(dòng)，1種在管外流動(dòng)。特點(diǎn)是結構堅固，適應彈性大，材料范圍廣。余熱溫度范圍允許入口煙氣溫度達1000℃以上，出口煙溫約600℃，平均溫差約300℃。

　　板式換熱器：主體結構由換熱板片以及板間的膠條組成，應用于液體-液體之間的換熱。特點(diǎn)是傳熱系數約為管式的2倍，傳熱效率高，結構緊湊，節省材料。余熱溫度范圍是入口煙氣溫度約700℃，出口溫度達360℃。

　　陶瓷換熱器：一種新型的列管式高溫熱能回收裝置，主要成分為碳化硅。導熱性能好，強度高，抗氧化、抗熱震性能好。壽命長(cháng)，維修量小，性能可靠穩定，操作簡(jiǎn)便。允許1550℃廢熱進(jìn)入換熱器，可以將助燃空氣預熱至815℃。

　　熱管換熱設備：一種***的導熱元件，通過(guò)全封閉的真空管內工質(zhì)的蒸發(fā)和凝結相變過(guò)程和2次間壁換熱來(lái)傳遞熱量，將熱量?jì)Υ婧蛽Q熱合二為一。導熱性?xún)?yōu)良，傳熱系數高，具有良好的等溫性，可控溫度、熱量輸送能力強。熱管的工作溫度分布廣泛，在實(shí)際應用中用于工業(yè)余熱回收的熱管使用溫度在50～400℃。

　　蓄熱式熱交換器：相變潛熱儲能設備熱量輸出穩定，換熱介質(zhì)溫度基本恒定，換熱系統運行狀態(tài)穩定。顯熱儲能熱交換設備，適合于450～1100℃及以上的高溫余熱回收。相變潛熱儲能設備適合于低溫余熱回收。

　　四、應用實(shí)例

　　電弧爐冶煉棕剛玉工程中會(huì )產(chǎn)生大量的高溫煙氣，高溫煙氣余熱占總能耗的20%左右，目前國內冶煉廠(chǎng)家很多，但對棕剛玉冶煉余熱利用的基本沒(méi)有，究其原因主要有以下幾點(diǎn)，棕剛玉冶煉產(chǎn)生的熱量很大，但不穩定，剛進(jìn)行投料時(shí)溫度低，熱量少，后期精煉時(shí)溫度高產(chǎn)生的熱量大。二是粉塵細，長(cháng)時(shí)間運行會(huì )影響換熱器效率。

　　棕剛玉冶煉產(chǎn)生的余熱主要采用不改變余熱能量的形式，只是通過(guò)換熱設備將余熱能量直接傳遞給下道工藝的耗能流程，降低一次能源消耗，可統稱(chēng)為熱交換技術(shù)，這是回收工業(yè)余熱***直接、效率較高的經(jīng)濟方法，相對應的設備是各種換熱器[4]，針對棕剛玉冶煉自身的特點(diǎn)，下面介紹兩種應用實(shí)例。

　　1.利用余熱進(jìn)行全廠(chǎng)采暖及淋浴用水

　　利用余熱進(jìn)行采暖或加熱淋浴用水是目前行業(yè)內較常見(jiàn)的一種余熱利用方式。這種換熱方式一般都需先經(jīng)過(guò)一段沉降室將煙氣中的粉塵先沉降下來(lái)，避免粉塵粘在換熱裝置上，影響換熱效果。

　　山西某廠(chǎng)目前已采用這種方式進(jìn)行余熱利用。廠(chǎng)區地勢存在高差，設計時(shí)充分利用高差，換熱器位于廠(chǎng)區高點(diǎn)合成廠(chǎng)房?jì)?，位置標高比廠(chǎng)區辦公樓采暖***高點(diǎn)要高。采暖系統的定壓膨脹由熱水箱解決，采暖設2臺循環(huán)泵，一用一備。采暖供回水溫度按95/70℃，當地水質(zhì)硬度比較大，衛生熱水采用二級換熱，不直接從煙道里換熱，防止煙氣溫度高換熱器內結垢，在熱水箱里采用沉浸式換熱器。從水箱里的換熱器換成衛生熱水50℃，供浴室用。廠(chǎng)區采暖熱負荷按約700KW考慮，洗浴熱負荷為600kW。采暖系統采用上供上回雙管同程式系統。煙氣換熱器換熱面積為220m2，換熱器排管采用不銹鋼管材質(zhì)。煙氣換熱器外母管采用無(wú)縫鋼管。煙氣換熱器整體采用保溫，外保護層為彩鋼板。換熱系統水管及采暖管道采用無(wú)縫鋼管，管道均做保溫。通過(guò)這種余熱利用方式解決廠(chǎng)區冬季采暖及工廠(chǎng)洗浴熱水的問(wèn)題。

　　2.利用余熱對物料進(jìn)行加熱

　　棕剛玉冶煉能耗較高，利用余熱先將礬土加熱，這樣就可以節省部分電能。該裝置主要是利用換熱器將三層料倉物料加熱。換熱器位于料倉內，通過(guò)煙氣換熱將物料加熱，煙氣不與物料直接接觸，這樣可避免煙氣中粉塵再次隨物料進(jìn)入系統，避免加料時(shí)產(chǎn)生二次粉塵。該方式投資不大，同時(shí)直接將余熱用于了生產(chǎn)，節能效果明顯。

　　五、結論

        利用棕剛玉冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，可以提供工業(yè)、生活熱水或者為建筑采暖，不僅可以減少工業(yè)企業(yè)的污染排放，還可以大幅降低工業(yè)企業(yè)的原有能源消耗，實(shí)現節能、減排、增效的目的。

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