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高压浸出 2024-09-30 22:32:28

易熔金属及其用途(熔融金属余热回收)

一、易熔用途余热有色金属工业“十二五”发展规划的金属及其金属主要任务

1.调整优化产业布局

统筹规划,坚持上大与压小相结合、熔融新增产能与淘汰落后相结合,回收优化有色金属生产力布局。易熔用途余热以满足内需为主,金属及其金属严格控制资源、熔融能源、回收环境容量不具备条件地区的易熔用途余热有色金属冶炼产能。积极引导能源短缺地区电解铝及镁冶炼产能向能源资源丰富的金属及其金属西部地区有序转移。逐步推进部分城市有色企业转型或环保搬迁。熔融在沿海地区,回收利用进口原料有序布局建设若干铜、易熔用途余热镍基地。金属及其金属选择条件合适的熔融区域,依托拆解园区,充分利用国内外废杂铜、铝资源建设若干规模化的再生金属基地。提升企业国际化经营水平,鼓励在境外建设氧化铝、电解铝、铜、铅、锌、镍等产业园区。

按照循环经济发展模式,支持建设若干资源基础雄厚、产业链完整、特色鲜明、资源高效利用、环境友好的有色金属新型工业化示范基地。支持建设优势互补、合作双赢的东、中、西部产业转移合作示范区。

2.大力发展精深加工产品

以发展精深加工、提升品种质量为重点,以轻质、高强、大规格、耐高温、耐腐蚀、低成本为发展方向,大力发展铝、镁、钛等高强轻合金材料,以提高性能、降低成本为方向,加快发展高性能铜合金材料、铅锌镍各种合金及其他功能材料,满足战略性新兴产业以及国家重大工程的需求,形成若干布局合理、特色鲜明、产业聚集的有色金属精深加工产业生产基地。

铝:开展航空用高抗损伤容限合金、高强度铝合金品种开发,以及铝合金薄板、厚板、型材和锻件的工程化技术开发,满足航空及国防科技工业对高性能铝合金材料的要求。开发具有自主知识产权的轨道交通用大型铝合金型材、具有较好成形性能的汽车车身用6016类及6022类合金,以及液化天然气船(LNG)船用5083-O态合金板材生产技术。大力发展高纯高压电子铝箔,满足特高压铝电解电容器的需求。

镁:以开发生产汽车、高速列车及轨道交通车辆、电子信息、国防科技工业、电动工具等领域应用的大截面型材、板材、大型压铸件为重点,采用产学研用相结合,通过增强创新能力及示范工程建设,加快高性能、低成本镁合金及深加工技术及产品研发,实现重大关键共性技术突破,建设以镁合金铸件、型材、锻件、板材为主体,终端产品相配套的完整产业化体系。

钛:针对国家航空航天等重大工程需求,着力发展大规格棒材和锻件、紧固件用丝材、宽幅板材和钛—钢复合板、大直径管材、大型铸件和粉末冶金件。积极发展钛带材、焊接钛管及挤压型材等,并进一步延伸产业链,提高产品附加值。

其他有色金属:重点发展镍及镍合金板带材、高性能锌合金,高强高导引线框架材料、水箱铜带、变截面带材、高精度异型铜合金材、超细毛细管、高速列车及铁路电气化高性能专用铜材、5ppm(百万分之一)以下高纯无氧铜、小于18微米压延铜箔等高性能铜合金,锡锑精细深加工产品、高性能稀有金属材料等。

专栏4:精深加工产品发展重点铝:高性能铝合金半固态坯料及零件,涡轮发动机压叶轮材料,汽车铝合金板,航空航天用2系、7系列铝合金及材料,铝锂合金,深冷设备用铝合金板材,大型、超大型及微型铝合金工业型材,可焊铝合金薄板,超高纯铝,高压阳极铝箔等。镁:耐热铸造镁合金,低成本挤压型材,高性能镁合金挤压型材,大截面镁合金中空型材,宽幅镁合金板材,镁合金铸轧板材,镁合金热轧板材,镁合金薄带材,镁合金精轧薄板材,镁合金锻造汽车轮毂,镁合金锻件等。钛:优质宽幅冷轧纯钛板材,高性能宽幅钛及钛合金厚板,钛合金型材,钛及钛合金带材,大规格宽厚钛合金板材,高精度、宽幅钛合金薄板材,大规格钛合金棒材及特征锻件,紧固件用丝材、大型钛铸锭及锻件,新型钛合金结构材料,专用钛合金材料,钛及钛合金模锻件,钛基多孔材料等。铜:铜合金引线框架,高强高导新型铜合金接触导线,无铅新型环保铜合金,高性能无铍弹性铜合金,高性能耐蚀镍铜合金,铜包铝,低松比雾化铜粉,高纯铜合金溅射靶材,压延铜箔等。其他有色金属:镍基高温合金、镍基合金无缝管,镍基金属多孔材料,高性能球形氢氧化镍,高性能锌合金,无铅锡焊料、锡化合物,先进锑阻燃材料,纳米晶及特粗晶粒等高性能硬质合金、ITO靶材、大规格钨钼靶材、核级锆材等高性能稀有金属材料等。 3.积极推进企业重组

按政府引导、企业为主体、市场化运作的原则,结合优化布局,大力支持优势大型骨干企业开展跨地区、跨所有制兼并重组,提高产业集中度。积极推进上下游企业联合重组,提高产业竞争力。充分发挥大型企业集团的带动作用,形成若干家具有核心竞争力和国际影响力的企业集团。

4.发展有色金属生产服务业

大力支持科技实力雄厚的有色金属企业从生产型制造向服务型制造转变,鼓励有色金属企业开展技术研发、工业设计、信息咨询、现代物流等生产性服务。建立和完善有色金属的电子商务、期货交易等市场手段。支持发展工程咨询、设计、装备集成、安装调试、运营服务一体化的工程承包服务。鼓励发展有色金属工业检测认证、科技成果推广等中介服务,扶持壮大节能服务产业。 1.加快资源基地建设

以加快境外铜、铝、铅、锌、镍、钛等原料供应基地建设为重点,积极推动境外资源勘探,在资源丰富的国家和地区,依托具有国际化经营能力的骨干企业,建立与资源所在国利益共享的对外资源开发机制,加快境外资源开发项目建设,形成一批境外矿产资源基地。进一步加强国内重点成矿地带的普查与勘探,增加资源储量,提高查明资源储量利用率,积极开展现有矿山深部边部找矿,延长矿山服务年限。以云南、新疆、甘肃、青海、西藏、内蒙古、黑龙江等省(区)有色金属成矿带资源开发为重点,加快建设西部矿产资源基地。在广西、贵州、山西适度发展具有资源保障的氧化铝产能。

2.大力发展循环经济

鼓励低品位矿、共伴生矿、难选冶矿、尾矿和熔炼渣等资源开发利用。促进铜、铅、锌等冶炼企业原料中各种有价元素的回收,冶炼渣综合利用,以及冶炼余热利用。建立完善铜、铝再生资源利用体系,规范回收、拆解,建设一批规模化再生利用示范工程。完善废旧铅酸电池回收利用体系,鼓励将废旧铅酸电池回收利用纳入矿铅生产体系,最大限度地降低重金属污染。支持改扩建形成一批锌、钴、镍、锡、锑、锗、铟、贵金属等回收利用及冶炼废渣综合利用示范工程。依托内蒙古等高铝煤炭资源,有序推进高铝粉煤灰资源开发利用,大力推进《赤泥综合利用指导意见》的组织实施工作。 1.增强创新能力

围绕有色金属工业发展重点和难点,在矿产资源勘查、节能减排、提高资源利用率、先进材料制备等领域,加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,大力培育企业的应用技术研发与创新能力,创新投入机制,强化共性技术研究平台建设,推动企业、科研院所和高校共同开展前沿共性技术攻关,着力突破核心关键技术和共性基础技术,充分发挥科技对产业升级的支撑作用,提高产业核心竞争能力。

专栏5:科技开发重点重点开发技术。氧气底吹及侧吹连续炼铜技术、闪速炉短流程一步炼铜技术、高温高浓度溶出浆液高效分离技术、底吹电热熔融还原炼铅技术、闪速炼铅新工艺、红土镍矿绿色湿法冶金技术、镍锍连续吹炼技术、新法炼钛技术、等温熔炼炉关键技术及配套设备、赤泥分选用超导磁选机和赤泥综合利用技术等。重大节能技术。氧化铝节能技术、铝电解节能技术、多热源内热式电热法生产镁技术与装备、低品位红土镍矿生产镍铁节能技术、海绵钛节能降耗技术、镁电解多极槽技术、大型充气机械搅拌式浮选机、烟气制酸低温位热回收技术等。精深加工技术。高洁净、高均匀性合金冶炼和凝固技术,中厚板固溶及预拉伸技术,高性能铸造镁合金及变形镁合金制备及深加工技术,镁合金腐蚀控制及防护技术,18微米及以下压延铜箔压延及表面处理工艺技术,高质量引线框架材料合金制备及加工工艺技术,钛铝合金及加工成型技术,钛合金模锻件锻压、型材挤压、大型铸件、异型管棒丝材成型技术。重点前沿技术。有色金属矿产资源潜力快速评估与勘查基地优选、地下金属矿山智能化采矿关键技术与装备、生物提取金属、有害元素的无害化处理及资源化利用、金属复合材料及难加工金属电塑性加工技术、先进材料制备技术、低碳技术等。 2.加强技术改造

支持有色金属企业运用先进适用技术和高新技术,以质量品种、节能减排、环境保护、安全生产、两化融合等为重点,对现有企业生产工艺及装备进行升级改造,加快淘汰落后,实现清洁、安全生产,提高企业生产自动化、管理数字化水平。

专栏6:技术改造重点采选。推广电动液压采矿凿岩设备如掘进台车和深孔凿岩台车、低矮式破碎机等大型高效节能自动化采选装备以及新型高效药剂,实现采选装备机械化、自动化和大型化,加强矿山现场监测,提高矿山管理信息化水平。铝冶炼。重点推广新型结构铝电解槽、低温低电压铝电解等高效节能技术;低品位铝土矿高效节能生产氧化铝技术、氧化铝生产过程余热回收利用技术。铜冶炼。推广氧气底吹炉炼铜等技术。铅冶炼。推广富氧底吹熔炼、液态铅渣直接还原炼铅工艺等先进技术,加快对落后熔炼、鼓风炉还原等进行技术升级改造。镁冶炼。推广套筒竖窑及蓄热式竖式还原炉技术。钛冶炼。重点推广植物油除钒技术、铝粉除钒技术、新型节能还蒸炉、多极槽镁电解等技术。铜铝加工。推广铜铝加工短流程生产技术,积极开发引进大断面、复杂截面铝合金型材制造技术、大型高性能铝合金预拉伸板制造技术及装备,高强高导新型铜合金制造技术及装备。稀有金属。推广微量杂质低成本高效分离技术、高纯金属制备新技术、高功率电子束熔炼炉及难熔金属的提纯技术及装备等,生产高档硬质合金、高纯化合物、高纯金属细粉、大卷重丝材、大规格高性能板、棒材及特种钨、钼制品等精深加工产品。 3.推进两化深度融合

认真总结和推广行业先进企业的信息化经验,建立和完善有色金属工业信息化标准规范工作体系。通过技术改造,提高企业生产自动化水平。鼓励企业建设信息化集成管理系统,推广使用企业资源计划(ERP)和生产制造执行系统(MES),提高管控效率。

4.加强标准化建设

适应有色金属工业加快产品结构调整、发展新材料的需要,建立、修订、完善技术和产品标准。进一步做好能耗、安全生产、清洁生产标准的制订。制订再生有色金属能源消耗标准和环保标准。加大参与国际标准化工作的力度,实现国际国内标准接轨和双向转化。以重有色金属污染防治为重点,按照《重金属污染综合防治“十二五”规划》和《重点区域大气污染联防联控“十二五”规划》要求,遵循源头预防、过程阻断、清洁生产、末端治理的全过程综合防控原则,加快重点区域重金属污染防治。

1.限制重金属污染排放项目

严格准入条件,优化产业布局,禁止在在自然保护区、饮用水水源保护区等需要特殊保护的地区,大中城市及其近郊,居民集中区等对环境条件要求高的区域内新建、改建、扩建增加重金属污染物排放的项目。到“十二五”末,仅保留少数符合环保排放要求的原生汞冶炼企业,取缔其他原生汞冶炼企业。汞触媒回收企业应配套有汞蒸汽回收装置,严格控制其他地区新建的汞触媒回收企业。

2.积极推行清洁生产

大力推广安全高效、能耗物耗低、环保达标、资源综合利用效果好的先进生产工艺,强化从源头防控重金属污染。依法实施强制性清洁生产审核。加强重金属污染治理设施建设,鼓励企业在达标排放的基础上进行深度处理。实施区域综合整治,以湘江流域为重点,推进污染产业密集、历史遗留污染问题突出、风险隐患较大的重金属污染区域综合整治。

3.强化监管能力建设

加强重金属污染环境监测能力,推行污染源自动监控,重金属废气、废水排放企业要安装相应的重金属污染物在线监控装置,并与环保部门联网。 1.控制高耗能产业过快增长

提高节能环保市场准入门槛,严把土地、信贷两个闸门,严格控制新建高耗能、高污染项目。建立高耗能产业新上项目与地方节能减排指标完成进度挂钩、与淘汰落后产能相结合的机制。继续运用提高资源税、调整出口退税、将部分产品列入加工贸易禁止类目录等措施,控制高耗能、高污染产品出口。加大差别电价实施力度,提高高耗能产品差别电价标准。

2.加快淘汰落后产能

依靠法律、经济和必要的行政手段以及技术进步,按期淘汰落后产能。

专栏7:落后产能淘汰目录铜:鼓风炉、电炉、反射炉炼铜工艺及设备(2011年),铜线杆(黑杆)生产工艺,无烟气治理措施的再生铜焚烧工艺及设备,50吨以下传统固定式反射炉再生铜生产工艺及设备。铝:铝自焙电解槽及100KA及以下预焙槽(2011年),利用坩埚炉熔炼再生铝合金、再生铅的工艺及设备,铝用湿法氟化盐项目,1万吨/年以下的再生铝,4吨以下反射炉再生铝生产工艺及设备。铅:采用烧结锅、烧结盘、简易高炉等落后方式炼铅工艺及设备,1万吨/年以下的再生铅项目,未配套制酸及尾气吸收系统的烧结机炼铅工艺,烧结-鼓风炉炼铅工艺。锌:采用马弗炉、马槽炉、横罐、小竖罐等进行焙烧、简易冷凝设施进行收尘等落后方式炼锌或生产氧化锌工艺装备。锑:采用地坑炉、坩埚炉、赫氏炉等落后方式炼锑。汞:采用铁锅和土灶、蒸馏罐、坩埚炉及简易冷凝收尘设施等落后方式炼汞。其他有色金属:采用土坑炉或坩埚炉焙烧、简易冷凝设施收尘等落后方式炼制氧化砷或金属砷工艺装备,烟气制酸干法净化和热浓酸洗涤技术,再生有色金属生产中采用直接燃煤的反射炉项目。 3.加大节能力度

严格执行《节约能源法》,按照国家节能减排总体要求,降低有色金属工业单位增加值能源消耗。积极推进有色金属行业电力需求侧管理试点示范。大力推广高效节能采选工艺和设备、自热强化熔炼工艺、低温低电压铝电解节能技术、湿法冶金节能先进技术等。积极开展节能技术和项目示范,推进能源转换和梯级利用,加强企业能源管理中心建设,提高能源利用效率。

二、熔融态热化原法

您想问的是熔融态热化原法是什么吗?由喷入煤粉和氧气对矿粉进行闪烁熔炼的预还原部分和电弧炉终还原部分组成熔融还原主体,加上排出煤气净化及热回收设备和发电设备所构成。预还原闪烁熔炼炉设置在终还原电弧炉正上方。矿粉、熔剂以及煤粉和氧气同时从闪烁炉顶部沿切线方向喷入形成旋流。煤粉在炉内燃烧产生高温,闪烁炉中、下部还设有二次和三次氧气喷嘴,使终还原产生的CO部分燃烧,从而使闪烁炉温度高达1900~2000℃。矿粉在闪烁熔炼炉停留约0.2~0.3s,矿粉迅速还原并熔化。铁氧化物还原为FeO及极少量金属铁,约20%~30%。高FeO熔渣与煤粉未燃尽的焦末一起落入下部终还原炉,在落下的过程中继续还原,由于大量吸热,炉料温度从1900℃下降到1450℃左右,变成多孔糊状或固体料。由于预还原产生的熔渣为高FeO渣,为防止其下降过程中严重侵蚀炉衬,采用水冷结构炉墙。闪烁炉排出烟气的烟道上设有废热锅炉,以回收废气余热。烟气主要含CO2,Pb、Zn、As和碱金属等呈蒸气随烟气排出

熔融指温度升高时,分子的热运动的动能增大,导致结晶破坏,物质由晶相变为液相的过程。是一级相转变,有热焓、熵和体积的增大。发生熔融的温度叫熔点或熔融温度。小分子晶体的熔点温度范围很窄(一般小于1℃),而聚合物由于结晶不完全,其熔融温度往往是一个较宽的范围(一般为10~20℃)。常温下是固体的物质在达到一定温度后熔化,成为液态,称为熔融状态。也是液态,只是在常温下不稳定。熔融状态是化学中使用的名词,对应物理中即为熔化过程中的固液共存状态。只有晶体在熔点时可能处于固液共存状态。

熔融还原法是指不用高炉而在高温熔融状态下还原铁矿石的方法,其产品是成分与高炉铁水相近的液态铁水。开发熔融还原法的目的是取代或补充高炉法炼铁。目前世界上熔融还原法很多,如Corex工艺、HIsmelt工艺、Finex工艺等,其中Corex工艺技术比较成熟并已形成工业生产规模。

三、余热资源有哪些类型

余热资源在钢铁、石油、化工、建材行业大量存在,也普遍存在于其他行业。轻工和食品等行业的生产过程中,都存在着丰富的余热资源,被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的第五大常规能源,所以充分利用余热资源也是企业节能的主要内容之一。

在各种生产过程中,往往会生成具有热能、压力能或具有可燃成分的废气、废汽、废液等产物,在不少化学工艺过程中,还会有大量化学反应热释放出来。有些产品还可能会大量的物理显热。这些带有能量的载能体都称为余能,俗称余热。这些余热资源可用于发电、驱动机械、加热或制冷等,从而减少一次能源的消耗,并减轻对环境的热污染。

能量有品位的高低,而热能是属低品位的能,它也可以从它转换为高品位能和直接利用时的难易程度或作用大小来区分其量的高低。通常评价热能品位最简单和直观的方法是用温度的高低。获得热量的温度高,则利用方便;温度低的热量利用就困难。当温度低到环境温度时,它就无法利用了。

我国工业企业的余热利用潜力很大,余热利用在当前节约能源中占重要地位。余热资源的回收利用可不是件容易的事,它要求工艺上、技术上可行,经济上合理,而且还要保护环境。如何应用当代最新科学技术,充分利用余热资源是摆在科研工作者和企业一线生产人员面前的重要任务和研究课题。

余热资源是指在目前条件下有可能回收和重复利用而尚未回收利用的那部分能量。它不仅决定于能量本身的品位,还决定于生产发展情况和科学技术水平,也就是说,利用这些能量在技术上应是可行的,在经济上也必须是合理的。

例如,欲回收100℃以下的低温余热,就要有解决相应技术难题的能力;要从高温高腐蚀性介质中回收余热,首先必须有耐热耐蚀性很强的材料等。

所以,生产和科学技术的发展水平是决定余热资源的数量。

必须指出,余热回收固然很重要,但最根本的问题还在于尽量减少余热的排出,这方面的主要措施是降低排烟温度,减少冷却介质带走的热量,减少散热损失,提高热工设备本身的效率等。

余热资源的主要来源

余热资源的来源主要有如下六个方面。

高温烟气的余热

这是一种数量大分布范围广的余热。高温烟气余热分布在冶金、化工、建材、机械、电力等行业,如各种冶炼炉、加热炉、石油化工装置、燃气轮机、内燃机和锅炉的排汽排烟,某些工业窑炉的高温烟气余热甚至高达炉窑本身燃料消耗量的30%~60%。它们不仅温度高、数量多,而且回收容易,约占余热资源总量的50%。

高温产品和炉渣的余热

许多工业生产都要经过高温加热这一过程,经高温加热过程生产出来的产品如金属的冶炼、熔化和加工,煤的汽化和炼焦,石油炼制以及烧制水泥、砖瓦、陶瓷、耐火材料和熔化玻璃等,它们最后出来的产品及其炉渣废料都具有很高的温度,达几百至1000摄氏度以上,通常产品又都要冷却后才能使用,在冷却时散发的热量就是余热。这部分余热往往占设备燃料消耗量的比重较大,如炼钢炉渣热量占冶炼燃料热的2%~6%,有色金属冶炼炉渣占10%~14%。

我国每年由冶金炉渣带走的热量相当于2兆吨标准煤。从每吨热焦炭中可回收的热量相当于40千克标准煤,每吨热钢坯可回收热量67兆焦耳(22.9千克标准煤),相当于加热量的1/4。

现在炼钢工业中采用的干法熄焦、连铸、热装连轧等新工艺,就是回收这部分余热。高温产品和炉渣的余热约占余热资源总量的4%~6%。

冷却介质的余热

冷却介质是保护高温生产设备和生产工艺不可缺少的东西。常用的介质是水、空气和油。它们的温度受设备要求的限制,通常较低,如电厂汽轮机冷凝器的冷却水,不能超过25℃~30℃,内燃动力机械的冷却水大约为50℃~60℃;温度最高的是冶金炉和窑炉冷却水,也不过80℃~90℃。

因此,对这部分低温余热的利用比较困难,需要较大的设备投资,如利用热泵或低沸点工质动力设备等。不过,这部分余热量还是相当多的,约占余热资源总量的15%~23%。如冶金炉的冷却介质余热占燃料消耗量的10%~25%,高炉占2%~3%,凝汽式发电厂各种冷却介质带走的热量约占其燃料消耗量的50%。

可燃废气、废液和废料的余热

生产过程的排气、排液和排渣中,往往含有可燃成分。这种余热约占余热资源总量的8%。如转炉废气。炼油厂催化裂化再生废气,炭黑反应炉尾气、造纸生产中的纸浆黑液,以及煤焦油蒸馏残渣等。下表表示它们的发热量。

可燃废气、液、料的发热量

废气、废液、废料可燃成分/%一氧化碳氢气甲烷低位发热量

[千焦/立方米(标)]炼焦煤气5~855~6023~2716300~17600高炉煤气27~301~20.3~0.83770~4600转炉煤气56~611.56280~7540铁合金冶炼炉气7068400合成氨甲烷排气1514600化肥厂焦结煤球干馏汽6.519.354200~4600电石炉排气8014110900~11700造纸黑液6000~12000千焦/千克甘蔗渣6300~11000千焦/千克

废汽、废水余热

这是一种低品位蒸汽及凝结水余热,凡是使用蒸汽和热水的企业都有这种余热,这部分包括蒸汽动力机械的排汽(其余热占用汽热量的70%~80%)和各种用汽设备的排汽,在化工、食品等工业中由蒸发,浓缩等过程产生的二次蒸汽,还有蒸汽的凝结水、锅炉的排污水以及各种生产和生活的废热水。废水的余热约占余热资源的10%~16%。

化学反应余热

这种余热主要存在于化工行业,是一种不用燃料而产生的热能,它占余热总量的10%以下。例如硫酸制取过程中利用焚硫炉或硫铁矿石沸腾炉产生的化学反应热,使炉内温度为850℃~1000℃,可用于余热锅炉产生蒸汽,约可回收60%。

由上面我们可以看出余热的分布之广,来源各异,而且不同工业行业中产生的余热性质和数量相差很大。据估计,冶金部门总余热资源占其燃料消耗量的50%以上,机械、化工、玻璃、搪瓷、造纸等企业占25%以上。

余热资源的温度类型

高温余热

这是一种温度高于500℃的余热资源。属于高温范围的余热大部分来自工业炉窑。其中有的是直接燃烧燃料产生的,如熔炼炉、加热炉、水泥窑等。有的主要靠炉料自身燃烧产生的。如沸腾焙烧炉、炭黑反应炉等,国外城市垃圾热值为3349~10465千焦/千克,离开焚烧炉的烟温达到840℃~1100℃,可以回收利用。

中温余热

温度在200℃~500℃之间的余热资源。各种热能动力装置及某些炉窑设备中的高温气体在燃烧室或炉膛中做功或传热后排出的气体一般在中温范围内。这挡温度比较适中,有些可继续做功,有些可产生蒸汽或预热空气等,利用前景十分良好。

低温余热

温度低于200℃的烟气及低于100℃的液体属于低温余热资源。

低温余热的来源有两个方面:一方面是有些余热在排放时本身的温度就是低的;另一方面是在高温、中温余热回收中仍然会有剩余的低温余热排放出,由于低温余热回收时温差小,换热设备庞大,经济效益不太明显,回收技术也较复杂,因此过去对此不予重视。但是如果面广量大,回收总量也是非常大的。由于能源短缺和科技的进步,对低温余热的回收利用也日益重视,而且取得了很大的进展。

钢铁冶金工业余热资源

我国的可资利用余热资源非常丰富。据不完全统计,主要行业工业余热约占工业总能耗的15%。

其中钢铁工业可回收的余热资源约为总能耗的50%。一座现代化的钢铁厂所排放出来的能量,有40%存在于各种介质的高温气体中,15%是低温蒸汽和热水,还有10%为辐射损失,可见其节能潜力很大,具体的余热种类、温度及来源见下表。

钢铁企业余热的种类、温度及来源(单位:℃)

余热种类成品放热/℃废气蒸汽或热水熔融物烧结

炼焦

炼铁

炼钢

连续铸造

分块压延

压延线材600~700

1000~1200

1200~1400

1200~1500

600~800

1100~1200

600~1200100~450

100~800

150~400

1000~1400

——

500~800

500~800——

——

40~60

40~60

40~60

40~60

40~60——

——

1300~1500

1300~1500

——

——

石油工业余热资源

石油加工过程中需消耗燃料、蒸汽、电力等各种能源。据统计,每加工1吨原油平均消耗燃料42.42千克,蒸汽570千克,电力34.5度。将它们统一折算相当于358104千焦,其中50%以上的能源消耗是通过各种油加热炉和蒸汽锅炉的烟气热、空气冷却器和水冷却器被排放而损失掉的,而且相当一部分还比较集中,可以利用。例如一座年产250万吨的炼油厂,通过空冷、水冷和烟道三方面排走的热量每小时高达480106千焦,其温度都在100℃~550℃范围内。

18.化工工业余热资源

虽然化工企业所消耗的能量约占总能耗的20%,但其能量利用率却不高。主要由于工序车间操作条件的改变,部分能量由于工艺物流的降温、降压而释放出来,成为废热和废功散失于周围环境中。以轻柴油和石脑油为原料的大型乙烯装置中,裂解气温度高达800℃左右。可以用来产生高压蒸汽。以重油为原料的合成氨厂中,汽化炉里进行强化放热反应,裂解气温度高达1350℃,也可以用来产生高压蒸汽。一套年处理量为240万吨的大型催化裂化装置,可供回收的能量达2万千瓦,除了可满足本装置主风机需要的巨大动力(1.5万千瓦)以外,尚有余力发电,供全厂使用。

由于世界性能源危机的冲击以及化工生产向大型化发展,促使将动力系统引入化工生产并和工艺系统密切结合。例如大型合成氨厂中由于采用了高压余热锅炉、蒸汽轮机及离心压缩机,可以达到基本上不需外供电,能量利用率从20世纪50年代的大约30%一下子提高到60%以上。

机械工业余热资源

机械行业中的加热设备和炉窑各种各样。余热资源也相当丰富,例如锻件加热炉的烟气温度高达1000℃以上。可利用余热锅炉产生蒸汽。蒸汽锻锤的排汽压力在大气压以上,而且数量也很大。如某汽车制造厂的锻造分厂锻锤排汽每小时就达13吨以上,每年损失热量折合标准煤5000多吨。又如各种热处理炉的排气温度达425℃~650℃,干燥炉和烘炉的排气温度达230℃~600℃,这些都是很好的余热资源。

其他工业余热资源

其他行业也有不少的余热资源,例如各类工厂供热系统产生的凝结水,以往多数不回收,由此造成的燃料浪费达8%。又如一些设备和部件的工业冷却水,水温为35℃~90℃,是极为广泛而大量的低温余热资源。下表为我国主要行业的余热资源情况。

我国主要行业的余热资源情况

行业余热资源来源占燃料耗

量的比例冶金轧钢加热炉、均热炉、平炉、转炉高炉、焙烧窑等33%以上化工化学反应热,如造气、变换气、合成气等的物理显热可燃化学热,如炭黑尾气、电石气等燃料热15%以上建材高温烟气、窑顶冷却、高温产品等约40%玻搪玻璃熔窑、搪瓷窑、坩埚窑等约20%造纸烘缸、蒸锅、废气、黑液等约15%纺织烘干机、浆纱机、蒸煮锅等约15%机械锻造加热炉、冲天炉、热处理炉及汽锤乏汽等约15%21.利用余热的一般方法

余热的回收利用方法,随余热源的形态(固体、液体、气体、蒸汽、反应热)和温度水平(高温、中温、低温)等各不相同。

尽管余热回收方式各种各样,但总体可分为热回收(直接利用热能)和动力回收(转变为动力或电力后再用)两大类。从回收技术难易程度看,利用余热锅炉回收气、液的高温余热比较容易,回收低温余热则比较困难。在回收余热时,首先应考虑到所回收余热要有用处和在经济上必须合算。如为了回收余热所耗费的设备投资甚多,而回收后的收益又不大时,就得不偿失了。通常进行回收余热的原则如下。

(1)对于排出高温烟气的各种热设备,其余热应优先由本设备或本系统加以利用。如预热助燃空气、预热燃料或被加热物体(工质、工件),以提高本设备的热效率,降低燃料消耗。

(2)在余热余能无法回收用于加热设备本身,或用后仍有部分可回收时,应用来生产蒸汽或热水,以及产生动力等。

(3)要根据余热的种类、排出的情况、介质温度、数量及利用的可能性,进行企业综合热效率及经济可行性分析,决定设置余热回收利用设备的类型及规模。

(4)应对必须回收余热的冷凝水,高、低温液体,固态高温物体,可燃物和具有余压的气体、液体等的温度、数量和范围制定利用的具体管理标准。

参考资料:湿法冶金