熱泵技術在我國鋼鐵冶金行業的應用與發展

趙春旭

摘 要：鋼鐵冶金行業是我國國民經濟發展的基礎產業，文章結合鋼鐵冶金行業發展現狀，應用具有節能作用的熱泵技術來分析鋼鐵冶金工業余熱的創新應用方式，展望熱泵技術的未來發展方向，為鋼鐵冶金行業對熱泵技術的應用提供未來研究參考。

關鍵詞：熱泵技術 鋼鐵冶煉行業 應用

我國是世界上的鋼鐵冶煉工業大國，在社會經濟的快速發展和科技水平的提升下，我國鋼鐵冶金行業也實現了快速的發展。從實際發展耗能情況上看，鋼鐵冶金行業是一種高能耗行業，在發展過程中，消耗的能量占據社會總體能量的百分之十以上，且在發展過程中沒有實現對能源資源的高效利用，在發展的過程中帶來了一系列的污染。在鋼鐵冶金能耗中，余熱在眾多能耗中占據比較大的比重。但是在我國現階段的鋼鐵冶金行業中，余熱的總體利用率比較低，且在應用操作的時候還存在比較大的浪費問題。熱泵技術作為世界上公認的一種節能技術形式，能夠將廢棄的資源轉換為新的能源，在發展鋼鐵冶煉的同時降低對資源、能源的消耗，減少鋼鐵冶煉發展對周圍環境的影響。

一、熱泵技術概述

（一）內涵

熱泵技術是一種從自然界空氣、水、土壤中獲取的低品位熱，獲取的低品位熱經過電力做功來輸出能用的高品位熱能的設備。現在我國主要利用三種熱泵技術，分別是水源熱泵，地源熱泵，以及空氣源熱泵。

（二）分類

我國熱泵技術基本上分成三種，分別是水源熱泵、地源熱泵、空氣熱泵。

1、水源熱泵

水源熱泵工作是應用16攝氏度的電力壓縮機對循環工質開展加工，從而將電力壓縮機的熱水輸出溫度上升到52攝氏度。水源熱泵應用操作輸出的熱量和電功率之間的比例是3.51，在操作上比直接應用電采暖節省電力72%。水源熱泵操作還可以應用風機盤管向房間內部進行供暖操作，在夏季的時候能夠實現一機多用，不僅節省了投資，而且節省了運行費用，是一種理想的節能系統裝置。但是這樣的裝置操作在大多數的城區具有較大的實踐難度。

2、地源熱泵

地源熱泵以空氣為基本熱源，在理論操作上不會受到任何時間、空間、地點的限制。現階段大多數的冷暖空調應用的都是這種產品類型。地源熱泵供熱是通過直接產生熱風或者熱水后再產生的熱風來實現的。空氣源熱泵在溫度低的情況下，其壓縮機械的入口壓力也會降低，工質比重會比較大，相應的阻力也會比較大，對應壓縮機的吸氣量也會減少。

3、空氣源熱泵

一些廠家在出風口加電補熱，一些則是選擇在水系統的回水管上額外增加補熱器。在現階段，我國國內一些地區應用燃油、燃氣作為蒸發氣息進行補熱操作。這些做法能夠將熱泵效益降低，但是這種操作會使得空氣源熱泵的結構變得更加復雜，由此也增加了造價。

二、我國鋼鐵冶金業的發展現狀

第一，社會主義市場需求的變化拉動了我國鋼鐵冶金業生產力快速增長。現階段，我國社會經濟仍處于一種快速發展的局面，經濟發展呈現螺旋上升的局面。和社會經濟發展相應的是鋼材的需求量也呈現上升發展局面，鋼鐵企業發展快速。第二，鋼鐵冶金行業產品結構調整取得了突出的成就。第三，鋼鐵冶金行業工藝設備結構調整取得了比較大的突破，對不符合生產發展需要的小型設備進行了淘汰。

鋼鐵冶金工業在發展的過程中，很多工序都會出現大量低品位的余熱，因而，熱泵技術在鋼鐵冶金行業發展中顯示出比較大的應用潛力和空間。在眾多形式的熱泵技術中，壓縮熱泵技術能夠實現對能源的二次利用，吸收式熱泵在不需要其他能源支持的情況下能夠直接應用余熱進行加熱處理，發展過程中所消耗的成本費用較低。

三、熱泵技術在我國鋼鐵冶金行業的應用現狀

（一）熱利用

熱利用主要是應用余熱熱能來進行鋼鐵冶金加工生產，將不需要的能量進行有效轉換，具體操作包括預熱、供熱供暖、制冷、蒸發、干燥等。在供熱溫度需求不超過100攝氏度的時候，可以將從煉鐵、連鑄、軋鋼等工序操作中能產生的余熱作為一種全新的熱源。經過合理的設計和高溫操作，能夠產生超過100攝氏度的蒸汽或者高溫熱水。另外，還可以應用20攝氏度到40攝氏度的熱水產生50-60攝氏度的熱水，供人們作為生活用水來使用。

（二）動力利用

動力利用是指將余熱轉換為電能機械使用的如果從。在鋼鐵企業中的余熱資源中，轉爐煉鐵、高爐煉鐵、燒結環節所產生的余熱資源比較豐富，是鋼鐵余熱發電應用的重要領域。比如蘇州一智能公司制作的余熱回收利用系統，能夠將熱能循環系統和電能循環系統結合，并利用較低品位的熱量，從熱源中提取所需要的余熱，從而實現供熱，提升系統自身的性能。

四、熱泵技術在我國鋼鐵冶金行業發展的研究

（一）新工質研究

壓縮熱泵中一般會應用氟氯碳氫化合物為基本工質。但是這種工質對臭氧層有著比較嚴重的破壞作用，能夠被其他工質取代。吸收熱泵則是以溴化鋰水溶液或氨水溶液為工質，吸收性能良好，但是溴化鋰易結晶和溶液所適用的范圍有限，對一般金屬的腐蝕性比較大，甚至還會產生爆炸。因而，相關人員借助最新技術形式對R744/HCs混合工質進行了篩選，對自然工質二氧化碳跨臨界循環應用理論和壓力高問題展開了研究，通過理論計算出了在不同配比下的系統循環系統性能，顯示出高效、環保、安全的性能。

（二）應用結構部件改進原有的循環方式

通過對結構部件的改進來提升熱泵系統性能，提高熱泵技術的應用效率。北京某大學提出了一種中低溫余熱轉換為蒸汽的系統，系統由蒸發器、吸收器、發生器共同組成，能夠將發生器蒸汽引到外部來進行冷凝處理。該系統的熱回收效率比較高，各個部件能夠同時運作，符合鋼鐵冶金行業的生產發展特點。還有學者研發出一種煙氣余熱深度回收型熱泵，這種熱泵形式具有自動加藥操作裝置，能夠將氮氫化物溶解，從而轉換成無毒無污染的物質，減少霧霾現象的發生。

結束語

綜上所述，在社會經濟和科技發展以及鋼鐵企業激烈的競爭環境下，鋼鐵冶金行業的節能發展形勢比較嚴峻。熱泵技術對提高工業余熱利用率，減少環境污染等方面起到了十分重要的作用，得到了人們的廣泛應用。隨著時代進步發展，熱泵技術的研究開始涉及到新工質、新部件改造、循環創新等內容，逐漸實現自主研究創新發展，有效提升了企業競爭力，具有重要的經濟發展戰略意義。

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