某钢铁企业炉渣余热利用方案对比

梁宗楠李汉林

青岛理工大学

某钢铁企业炉渣余热利用方案对比

梁宗楠李汉林

青岛理工大学

本文主要对溴化锂吸收式热泵、离心式热泵+板式换热器两种炉渣余热回收方案进行经济性、技术性能和环境效益分析比较。按照该项目实际要求采用溴化锂吸收式热泵方案较为合理。

炉渣余热利用；经济性；方案分析比较

1 引言

随着人们对气候环境认识的逐渐深化，国家提倡高能耗、高排放企业实现企业转型，企业在低能耗、低污染条件下追求高盈利的大背景下，废热回收改造逐渐变得被耗能企业所采纳。而在一般的钢铁企业中，冶炼钢铁所消耗的燃煤产生的炉渣余热往往不是通过冷却塔排入大气，就是通过空冷岛排入大气，因此，这部分直接被浪费掉的热能如果能够合理的利用下来，不仅可以帮企业创造财富，而且可以间接地减少污染物的排放。而热泵技术的发展，特别是大型高温水源热泵的问世，使得炉渣余热回收成为可能。

2 项目实例

该项目为某大型钢铁企业炉渣二次利用改造工程，主要对两台燃煤锅炉炉渣进行余热回收。单台燃煤锅炉炉渣制得的脱盐水流量为10.2t/h，炉渣加热后的脱盐水出水温度为80℃，回水温度为30℃，蒸汽压力为2kg/cm2～10kg/cm2，该企业所在地区现行蒸汽价格为170元/吨；用电价格为0.6元/kwh；供热价格为74.03元/GJ。结合实际情况和当前市场及技术条件现况，提出较实际可行且具有代表性的两种方案进行对比分析：

方案一：该方案选用两台溴化锂吸收式热泵机组（各自报价57万元、53万元），两台热泵机组连入热回收系统，并将经炉渣加热后的热源水（出水温度80℃、回水温度30℃）通入该系统，另外为达到系统额定出水量，采取蒸汽补充的方式来完成，最后制得热水并入市政供热管网。

方案二：该方案选用1台离心式热泵机组及一组板式换热器（各自报价150万元、0.3万元），热源水温度同方案一。由于没有找到直接将热源水从80℃降到30℃的离心式热泵，所以在机组之前加一个板换降温，最后制得热水并入市政供热管网。

3 计算方法

本文采用工程的投资回收年限作为两种方案经济性对比分析的指标。各项费用计算方法如下：电费（各项用电设备总功率*时间）、初投资（造价+安装费用）、运行费用（蒸汽费用+电费）、收益（单位年限获得热力费用*年限）、成本回收年限（初投资/（收益-运行费用））。

4 方案一：溴化锂吸收式热泵

4.1 方案内容

溴化锂吸收式热泵分为两类：输出热的温度低于加热源的第一类溴化锂吸收式热泵，亦称为增热型热泵；输出热的温度高于加热源的第二类溴化锂吸收式热泵，亦称为升温型热泵。第二类溴化锂吸收式热泵机组运行时不需消耗高品质热能、能耗费用极低，废热源可是废热热水，也可是废热蒸汽。故此处采用二类溴化锂吸收式热泵机组，废热源为炉渣废热加热后的热水。又因该类型热泵机组性能系数可达0.4～0.6，适用在60～100℃的废热、冷却水在10～40℃的系统中时，输出的热水或蒸汽温度可在100～150℃。根据该地区市政供热设计要求，机组热水出水温度在75℃以上时便可满足设计要求。

4.2 费用汇总

经过计算得到：电费17.7元/h；蒸汽费361.77元/h；造价费110（57+53）万元；安装费16.5万元；获得热力费663.998元/h。

5 方案二：离心式热泵+板式换热器

5.1 方案内容

此方案采用的是高温离心式热泵机组+板式换热器组合运行。离心式热泵机组分为：低温出水离心式热泵机组（提供热水温度小于等于46℃）、中温出水离心式热泵机组（提供热水温度为46～55℃）和高温出水离心式热泵机组（提供热水温度为55～85℃）。离心式热泵机组具有以下优点：单机容量大、废热利用广泛、功能多样化、高效节能等，随着能源多样化它的适用区域也变得更加广泛，但它也有不足的地方，比如说，它本身是一个依赖电能的设备，对于一些不便于用电的地区或者城市就不太适合了，而且离心式热泵机组单台造价比吸收式热泵要昂贵一些。

5.2 费用汇总

经过计算得到：电费264.6元/h；蒸汽费0元/h；造价费150.3（150+0.3万元；安装费22.545万元；获得热力费418.936元/h。

6 两种方案综合结果对比分析

溴化锂吸收式热泵/离心式热泵+板式换热器:初投资126.5万元/172.845万元；运行费用28.413万元/年/89.541万元/年；收益224.697万元/年/141.768万元/年；成本回收年限1.314年/3.31年。

溴化锂吸收式热泵机组本身具有维修成本低、安装简单、噪音小、使用寿命长，能量调节范围宽广。再根据对两种方案经济性的比较，得出溴化锂吸收式热泵较离心式热泵+板式换热器可节省初投资46.345万元、运行费用每年可节约61.128万元、收益每年可增加82.929万元，并且可以较快地实现成本收回。

就环境效益方面而言，溴化锂吸收式热泵机组较离心式热泵机组每年能够减少更多的CO2排放量及其他污染物数量；可以节约更多的电力及冷却水消耗量，为社会环保事业做出贡献。

7 结语

经过以上对某钢铁企业炉渣废热回收方案的讨论，可以得出该项目采用溴化锂吸收式热泵方案较为合理，此方案的确定充分验证了溴化锂吸收式热泵在本次余热回收项目中的成功应用。值得在以后的余热回收项目中进行推广。

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[4] 李明久.溴化锂吸收式制冷机的发展状况及其经济性分析[J].低温与特气,2007,25(4):4～6.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.045