钢铁企业低温余热源热泵技术及其应用.docx

钢铁企业低温余热源热泵技术及其应用的温度水平及数量既影响着余热的数量也影响着余热的质量，所以在余热源水源热泵的热力学分析中，不仅要分析它的数量，还要分析它的结合典型钢铁企业的低温余热资源调研，通过测算分析了采纳余热质量，这样才能做到合理、全面，也为余热资源的有效利用打下了基础 源水源热泵技术回收利用钢铁企业工艺循环冷却水和工业废水的节能电能是一种全能，是能量品位最高的能量形式之一，而余热资源一般品 减排效果，证明该技术是一项先进的节能减排措施，有助于企业降低能位较低，两者在能质上有着极大的差别；高品质的蒸气也含有肯定的值, 源成本、实现节能减排，践行低碳经济和循环经济，增加企业核心竞争力，直接利用板式换热器供暖后，值全部损失掉了可为企业带来良好的经济效益和社会效益1钢铁企业低温余（废）热源热泵技术钢铁冶金过程中产生的大量循环水、废水和废气等低温余热源，此部1.1热泵的工作原理热泵是将低温热源的热量转移到温度高于 分余热资源目前尚没有得到有效利用，形成余热资源的铺张同时，中国环境温度物体的机器和设备其作用同水泵相像，水泵把水从低处提升 北方钢铁企业冬季供暖需要开动高能耗低效率的燃煤小锅炉或者直接到高处，从而实现水的由低处向高处流淌；热泵同样可把热量从低温传 耗用高品质的蒸气进行采暖，燃煤费用、维护检修费用和人工成本较高，递到高温。

因此，热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从四 造成冬夏季蒸气单位耗量差值较大,在用气高峰时，由于蒸气供应困难周环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高）甚至影响钢铁生产顺行针对此类问题，本文尝试采纳水源热泵技术回依据热泵驱动力不同，热泵主要分为压缩式热泵和汲取式热泵其 收利用低温余热资源，从而替代和淘汰高耗能高污染的燃煤小锅炉，达中压缩式热泵供热工况原理见图1，此工况下，低温热源经过蒸发器，加 到节能减排的效果余热在不同的工序中有着不同的种类和形态，余热热蒸发器中工质产生蒸气经压缩机压缩，消耗外功，使工质的温度和压 力提高，此时工质温度高于热用户所需温度，让它进入冷凝器向热用户 供热而本身被冷凝，然后通过节流阀降压降温进入蒸发器，此时工质温 度低于余热源的温度，在蒸发器中汲取外界热量而蒸发蒸气再回到压 缩机连续压缩，完成下一循环，通过热循环热用户源源不断得到热量，实 现热泵供热，它的致热系数值将近3 -5,也就是消耗1份电能可从低温 环境提取2 • 5份热量，供应用户3 • 5份热量汲取式热泵依据产生工质蒸气热源的不同分为两种形式（如图2所 示）：第一类是工质蒸气的发生需要消耗部分高质热能；其次类产生工质 蒸气的热量是由低品位的余热热源供应。

中国在应用中以第一类为主， 它由蒸发器、汲取器、发生器、冷凝器以及溶液换热器等设备组成在 蒸发器中，利用近一半的废热使水蒸发，生成的水蒸气进入汲取器被浓 工质汲取,汲取时放出的热量返回生产过程重新利用;汲取水蒸气后的 稀工质溶液，流经溶液换热器并与浓工质溶液换热后进入发生器；在发 生器中利用另一半废热将稀溶液蒸浓，蒸发的水蒸气进入冷凝器冷凝， 放出的热量被冷却水带走排向环境；冷凝器流出的凝液及发生器流出 的浓工质溶液，分别用泵送回蒸发器和汲取器，进行循环，它的致热系 数值一般在2-0左右，即消耗1份蒸气，可从低温热源提取1份热量， 供应热用户2份的热量，比应用板式换热器或者气水换热器供暖消耗 蒸气量削减一半1 • 2钢铁企业低温余热源热泵技术的选择钢铁企业的余热资源 中，就形态而言分为固体、气体、液体3种钢铁企业对于上述3种形 态的高温、中温余热资源通过余热直接利用、动力回收等方法已有较 好的回收应用对于低温余热资源而言：固体低温余热资源较难应用； 气体低温余热资源近期随着低温余热发电技术的进展亦能得以应用； 液体低温余热资源在钢铁企业中应用程度不高，近些年随着热泵技术 的进展，可考虑应用热泵技术回收此部分余热资源。

但是应依据钢铁企 业液体低温余热的特点选取合适的热泵形式钢铁企业的液体低温余热资源主要有：自备电厂循环冷却水、高炉 冲渣水、化工余热水、工业循环冷却水、工业污水、轧钢加热炉冷却水 等这部分余热资源数量较多，考虑到余热回收设备不能影响到钢铁企 业的正常生产等问题，热泵设备应尽可能工作稳定、掌握便利依据压 缩式和汲取式热泵的特点，通过供热原理可知，压缩式热泵较汲取式热 泵设备简洁，掌握便捷，但需要消耗优质的电能，在具备蒸气源的区域采 纳汲取式蒸气动力热泵投资少，运行费用低，节省蒸气50%，效果显著， 可见两种热泵机组各有优缺点，应当结合地区和环境实际，统筹规划，本 着技术上可行，经济上合理的原则选择合适的热泵机组加以应用2余热源热泵的热力学分析2.1热力学分析方法热力学分析方法主要有热平衡法和平衡法以热力学第肯定律为理论基础的热平衡法，只是简洁地从能量守恒 的数量关系上去考察余热资源的回收问题，而不考虑能量的品位及其 变化，掩盖了余热回收利用过程中能量贬值的本质平衡法以热力学第 一和其次两大定律为理论基础，是对能量利用和转化过程中的传递、转 化、利用和损失等状况进行热力学分析的一种方法应用平衡法，对余热源热泵系统进行节能诊断，分析系统中各主要 设备和环节的热力学完善性，找出系统中的薄弱环节。

余热源热泵系统 的回收主要在余热源中进行，的利用主要在供暖系统中进行通过平衡 计算这些设备进出口各点的值，分析节能的部位，评价用能的合理程度， 并与使用传统的热平衡法取得的结果进行比较，可为余热源热泵系统 的优化设计与运行供应较为科学的依据2.2 能量平衡分析余热源水源热泵是以消耗部分高质能（电能、蒸气）为代价致热的 衡量其性能指标的参数是“致热系数”①它是指热用户得到的热量 与消耗外功之比即①二QHW，式中：①为致热系数；QH为热泵向高温物体供热的功率(kff) ；ff为压缩机消耗的功率(kW)结合热泵能流图3可 知，工作过程高温物体得到的能量由外部热源供应的能量和压缩机输入 的能量两部分组成，因此在数值上QH总是大于W(由于QH中包括从低温 热源汲取的热量)，①值也总是大于lo2.3平衡分析结合的定义知它是指某种形式的能量，在肯定环境条件下，通过诸 多变化，最终达到与环境处于平衡时，所能作出的最大功任何热力系统 在传递、转换过程产生一部分损失，但总量保持不变为讨论热力系统 的利用程度引入效率这一概念，它是指热力系统中，在进行转换过程中， 被利用或收益的与被支付或耗费的之比。