加快铁合金生产中余热利用势在必行

加快铁合金生产中余热利用势在必行

万航 李进

近几年，我国铁合金工业迅猛发展，产能和产量快速增长，我国已成为世界第一铁合金生产、消费和出口大国。同时，我国的铁合金生产设备更新换代步伐也在加快，装备技术正向大型化和自动化发展，涌现出的一批新工艺对铁合金工业发展起到了很大推动作用。

尽管如此，我国铁合金工业运行和发展中仍存在一些亟待解决的突出矛盾和问题，如生产能力过剩、工艺装备技术落后、产业集中度偏低等。国家有关部门多次出台铁合金行业相关政策，以淘汰落后产能、节能减排、调整结构为发展重点。

在铁合金生产过程中，会产生大屋余热。鉴于铁合金生产过程工艺比较成熟，对生产过程中产生余热加以利用，将成为铁合金工艺节能的主要研究方向之一。在铁合金生产过程中产生的大量烟气含有较高的热量，其经过净化处理后的能量是一种输送和使用方便、燃烧后又无须排渣和除尘、不易造成环境污染的优质能源。铁合金企业常用的废气余热利用方式归纳起来主要有以下几种：使用换热器及余热锅炉，余热发电(热电联产)，余热制冷。

使用换热器及余热锅炉

所谓的换热器指的是利用换热器余热助燃空气，预热煤气和生产蒸汽。对电炉而言，预热进料可减少电炉的电能消耗，缩短熔炼时间；对加热炉而言，预热空气、燃料或工件，烟气余热返回炉内，可使火焰稳定、提高燃料温度和燃烧效率以及炉子的热效率。换热器主要包括以下类型：

管式换热器。其特点是允许入口烟气温度达1000℃以上、出口烟温达600℃，平均温差约300℃；热回收率低，平均在26％～30％。

片状式换热器。其特点是全部用于预热助燃空气，并返回本工艺；热回收率平均为28％～35％；允许入口废气温度。700℃左右，出口亦高达360℃左右。

辐射式换热器。是使用较为广泛的一种换热器，其特点是入口烟气温度高达1176℃，平均入口烟气温度876℃，出口烟气温度亦高达600℃左右；可将空气预热至400℃左右，助燃效果好，温度效率可达40％以上，僵热回收率较低，平均为26％～35％。

热管换热器。中小企业安装使用的较多，一般为水重力式热管，多用于预热空气或煤气，预热空气温度可达125℃～150℃，换热效率一般在50％以上。

在换热器后安装余热锅炉的方法，主要用于利用余热来供暖，安装的余热锅炉工作稳定，年平均工作时间6279小时；入口烟气温度约650℃，出口烟气温度约250℃。有条件的铁合金企业，可以在换热器后设置余热锅炉，满足生活供暖需要。不过，在一些情况下使用余热锅炉并不合算，因为余热锅炉属于低温炉，可以而且应当使用低品质的热源，高温炉中的烟气余热属于高品质热源，应当回到高温炉内，以节省高品质热源。

利用余热发电

在铁合金企业生产中，利用余热发电会受到动力设备运转的连续性以及电力并网等条件的限制，但这仍是业内普遍认为的余热利用的最佳方向，目前热电联产也越来越引起各企业技术工作者的重视。铁合金余热发电供给热电厂的蒸汽量不能像一般火电厂燃煤锅炉那样随负荷的变化自动调节，而决定于余热的来源和生产工艺。这类热电厂多是“以热定电”，按热负荷运行。铁合金企业生产受诸多因素影响，所提供的蒸汽量不是常数，发电机的输出功率也会发生波动，因此利用余热发电的热电厂发电机组有其特殊性，热电厂应该充分利用能够采集到的所有热量，其发电量主要受蒸汽量的控制。发电机孤立运行时，工况除受蒸汽压力影响外，同时也受用电负荷的制约，此时若所需有功负荷降低到一定程度，只得将部分余热放散，而不能充分利用。发电机并网运行时，由于蒸汽压力波动，有功处理发生变化，此时若保持励磁电流不变，则无功输出也会发生波动。由于发电机容量与系统容量相差甚大，可认为发电机与无限大系统连接，所以并网时发电机的有无功出力，不会对母线电压及频率产生实质性的影响。

利用余热制冷

吸附式制冷作为一种环境友好的制冷技术，正在成为利用低品位能量的有效工具。这一技术的主要原理是利用固体吸附剂在不同温度下对制冷剂气体的吸附和解吸作用驱动制冷循环。吸附床相当于压缩制冷循环的压缩机，对吸附床加热使其吸附的制冷剂蒸汽解吸，床内压力升高，达到冷凝压力后，制冷剂蒸气进入冷凝器，凝结后通过贮液器和节流阀进入蒸发器。此时对吸附床冷却使之吸附，床内压力降低，当压力降低到蒸发压力后，制冷剂蒸发，蒸发的制冷剂蒸气重新被吸附到吸附床中，完成制冷循环。冷凝器的放热和吸附床的解吸热由冷却水带走，冷媒水在蒸发器中降温。与压缩式和吸收式制冷相比，固体吸附制冷无任何运转部件，耗电少(仅为压缩式的1／30)，无噪音，无污染，投资低，寿命长，不需屏蔽溶液泵，不存在溶液分馏、腐蚀和结晶等问题，适用于振动、冲击、旋转和失重场合。

铁合金属于高耗能行业，其冶炼耗能已超过全国工业能耗的2％。目前，我国能源生产的增长速度还难以适应国民经济发展的要求，能源价格仍呈上升趋势，能源费用占企业生产总成本30％以上，铁合金企业面临着不小的挑战。利用好铁合金生产过程中的大量余热，将是保障铁合金工业健康发展的有力手段。