冶金余熱回收的熱效率研究

鄭興華

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063200）

伴隨著深化改革步伐的進一步深入，加快節能、環保型社會進度，堅持可持續、可循環性發展原則，成為了當下各行業經濟領域發展遵循的行為準則，一方面，快速的社會發展步伐使我國目前正面對著嚴峻的資源使用形勢，包括自然、社會等資源的承載力都達到了一定的限度，節能環保已經刻不容緩；一方面冶金行業作為資源消耗最大的行業領域，提高其資源的有效利用率推動可持續性循環進程是未來其行業發展的主導方向，因此加快冶金行業效能的有效利用，充分提高熱能的回收率，形成“熱能—回收—熱能”的良性循環，是當下進行冶金行業改革升級的重點工作之一[1]。

1 冶金余熱的主要內容及特征

從行業領域劃分當中我們得知，冶金余熱指的是在相關冶煉企業生產經營運作下，從礦物中提取金屬或金屬化合物，用各種加工方法將金屬制成具有一定性能的金屬材料的過程和工藝，而在此過程中產生的多余熱量，其產生過程主要包含兩個方面，一方面產生于在進行礦物冶煉的過程中，受礦物本身的分子結構變化以及冶煉設備的正常運作所產生的熱量；一方面，就是在結束冶煉過程時產生的冶煉廢渣，由于剛剛進行完冶煉進程，其廢渣本體在運作過程中形成了大量的熱能。相比之下后者所產生的余熱比前者所產生的余熱要多，前者的余熱在實施冶煉流程過程中被逐步散發掉，而作為冶煉后的產物保存了較多的余熱。

2 冶金余熱回收的發展現狀

作為支援社會改革發展重要的物資，包括鋼鐵等在內的一系列金屬制品，其冶煉技術、效率以及質量的提高則改變了社會建設發展的進程。而當下，快節奏的社會發展步伐，使得我國各行業領域建設對于金屬制品的要求不斷增高，從實踐過程當中我們可以看到，傳統的冶金技術對于能源的消耗以及物資的使用依賴程度逐步提升，已經不能夠適應當下以節能、環保為主題的生產建設，在金屬冶煉過程中所產生的大量熱能由于不能夠形成有效的回收利用，直接排放到空氣當中，其熱氣內所還有的微量金屬元素對于空氣質量造成了污染。因此通過長期的實踐過程我們了解到，現有的余熱回收方式主要分為兩大類，一種是以通過增大壓強的方式將熱能轉變為動能粒化方式來進行，這也是現階段冶金行業余熱回收所采用的主要形式；一種是用水或者是水與空氣的混合物使高爐熔渣冷卻，從而回收余熱的濕法回收形式，二者因作業效率、質量以及受用環境的不同在冶金余熱回收中產生重要的影響作用。

3 熱效率的主要內容及特征

熱效率在技術實踐過程當中主要指的是在進行熱量轉換的當中有效輸出的熱量與輸入的總熱量之比稱之為熱效率，分別用20℃冷卻水和20℃干空氣兩種冷流體對冶金余熱進行回收，并比較兩種余熱回收方法所產生的熱效率。在進行數據理論計算的當中，其對冷卻水、干空氣以及廢渣殘留物的數據指標均表示為固定常數，同時在一定余熱轉換范圍內進行設定，使其最終產生的熱效率數據參數做到科學化、合理化、公平化。而從實際冶煉余熱回收轉換過程中我們了解到，余熱回收的本質其實就是通過對熱交換設備的使用進行對流換熱，這也導致了在其數據參數確定當中引用到包括雷諾數Re，普朗特數為Pr和努塞爾數Nu在內的三種權重系數作為基礎數據，以20℃為衡量界限對其熱量轉換進行參數測算，以確保實際運行當中熱量回收工作的正常運轉[2]。

4 冶金余熱回收的熱量轉換內容

通過對冶金過程的詳細了解我們得知，在具體產生并進行余熱回收的過程中，主要表現為在完成冶金產生的礦渣當中含有大量的熱量會通過相關技術處理，會轉化成水蒸氣中的熱量，主要通過以下兩個步驟實施完成：一方面，在風力設備的作用下，環境空氣中會將礦渣的內部結構進行穿透，期間在20℃的界限標準下溫度會迅速攀升，礦渣中沒有完全得到提煉燃燒的礦物質會與空氣當中的氧份發生物理反應充分年燃燒，從而使得將穿透的冷空氣轉化為具有高溫度的氣體物質，吸收礦渣中的熱量此后，高溫熱煙氣在鍋爐換熱面積中穿過，對換熱管當中的常溫水進行加熱，使其轉化為 水蒸氣。此時熱煙氣的溫度會下降，并將其中的熱量傳遞給 水蒸氣。在整個余熱回收過程當中，這兩個步驟的效率，將會對熱回收的效率產生直接的影響。

另一方面在第二部分轉化過程當中，承擔燃燒作業的鍋爐將會對余熱回收轉化，產生的轉化熱效率數據參數形成直接的影響作用，從現階段進行余熱回收轉化過程里，生產企業對于產生的熱效率占比來講其數值能夠達到80%—85%之間，在此當中我們要將諸如風力設備、環冷機密閉、燒結礦透氣性等方面的因素納入到余熱回收的影響范圍，運轉正常風力較強的設備以及密閉效果好的器械對于提高余熱的熱效率數值具有重要的作用，反之由于操作和技術上的失誤使得礦渣熱量會被空氣帶走很多，熱效率轉化數值下降很多，其回收轉換效能得不到提高。

5 探討提高冶金余熱回收方法的主要路徑

為了能夠進一步提高冶金余熱的回收效率，促使熱效率轉化數值能夠保持在較高的水平線上，在今后的作業當中積極采取有效措施，使余熱回收效能充分發揮到最大，一方面我們應當對現有的冶金技術進行進一步的改進升級，創新其冶煉方式方法，盡可能的將冶金資源使用效率發揮到最大，以節能、環保、節材降耗為衡量標準，在不影響產量的基礎上堅持可持續、可循環的發展布局；一方面，以現有的余熱回收技術為基礎，通過長期的實踐過程發現其中存在的問題和發展瓶頸，將余熱回收技術的設計與推廣進行創新升級，使其更具有實用推廣價值可操作性更好，轉換更加有效；一方面在進行回收作業過程時進一步加強對相關設備的檢測力度，加強維護保養措施，確保轉換的機械設備能夠正常運轉，保障余熱回收效率能夠得到有效提高。

6 結語

綜上所述，加強冶金余熱回收的工作效率，對于提高熱效率轉化的發展具有重要的意義，在現階段隨著節能環保風潮的進一步涌動，節能意識不斷深入社會各個層面，同時熱效率作為能夠反映設備的正常運行狀況以及技術應用執行情況的綜合數據，成為了加快余熱回收的重要技術參數保障，因此我們要通過相應的技術改進、設備投入等方面的措施，推動熱效率轉化的提升進程，為提高熱能的有效利用提供保障。

[1]劉軍祥,于慶波,謝華清等.冶金渣顆粒余熱回收的實驗研究[J].東北大學學報（自然科學版）,2014,35(2):245-248.

[2]張鵬,鄒漢偉.液態渣顯熱回收技術現狀及前景分析--簡述冶金渣資源化[C].//第23屆全國鐵合金學術研討會論文集.2014:794-798.