【摘 要】隨著我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的加快，對(duì)于鐵合金等金屬的需求與日俱增，可是在鐵合金的生產(chǎn)過程中，卻會(huì)產(chǎn)生大量的污染，如帶有粉塵的煙氣、廢渣和廢水等，而且這些污染物在排放時(shí)，會(huì)帶走生產(chǎn)過程中大量的熱能，這樣不僅造成了環(huán)境的污染，還造成了能量的浪費(fèi)，如何對(duì)鐵合金生產(chǎn)過程中的余熱進(jìn)行有效利用，是一項(xiàng)值得進(jìn)行深度研究的課題，本文淺談了在鐵合金生產(chǎn)中，利用低溫余熱進(jìn)行發(fā)電的相關(guān)技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】鐵合金；低溫余熱；發(fā)電

金屬冶煉工業(yè)的能源消耗是十分巨大的，尤其是維持設(shè)備運(yùn)行的電能消耗，每冶煉一噸金屬，消耗的電能甚至超過了8200Kw？h。所以，對(duì)于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱進(jìn)行充分利用是十分有必要的，一方面能夠減少直接排放對(duì)環(huán)境的污染，另一方面可以利用余熱來進(jìn)行發(fā)電，不僅能節(jié)省能源的消耗，而且還緩解了工業(yè)供電的壓力，可謂是一舉兩得。

一、鐵合金生產(chǎn)和余熱利用簡介

在鐵合金的生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的污染，這些污染主要來自于帶有粉塵的煙氣、廢渣和廢水等，其中帶有粉塵的煙氣排放到大氣中，造成的污染最為嚴(yán)重，極易引起霧霾等大氣污染現(xiàn)象，鐵合金生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣主要來自于電爐、焙燒窯、焙燒爐、熔煉爐等設(shè)備，這些設(shè)備無疑都伴隨著高溫，導(dǎo)致產(chǎn)生的煙氣也具有一定的熱能，而這些熱能都是由化學(xué)能和電能產(chǎn)生的，如果把煙氣直接進(jìn)行排放，不僅污染空氣，還會(huì)造成熱能的浪費(fèi)，所以對(duì)鐵合金生產(chǎn)過程中的余熱就需要進(jìn)行充分的利用。

對(duì)于余熱的回收利用，一般是用來進(jìn)行發(fā)電，把生產(chǎn)過程中多余的熱能轉(zhuǎn)化成電能，一方面節(jié)省了能源，另一方面也保護(hù)了環(huán)境，符合當(dāng)今時(shí)代背景之下要求的可持續(xù)發(fā)展觀。在鐵合金生產(chǎn)過程中的余熱主要有高溫?zé)煔庥酂?、廢渣余熱、廢液余熱、低溫余熱（即200℃以下的余熱）等。在鐵合金生產(chǎn)過程中，余熱所具備的能量，占總?cè)剂袭a(chǎn)生熱量的60%，其中可以進(jìn)行回收利用的余熱又占據(jù)總余熱的60%，而可回收的低溫余熱，占可回收利用余熱的27.8%，占總熱能的10%左右。

二、鐵合金生產(chǎn)低溫余熱利用現(xiàn)狀

當(dāng)前國內(nèi)對(duì)于鐵合金生產(chǎn)低溫余熱利用的現(xiàn)狀是回收利用鐵合金冶煉中產(chǎn)生的帶有粉塵的煙氣，對(duì)于這類煙氣的利用，主要有三種方式。

（一）熱能交換技術(shù)。回收鐵合金生產(chǎn)鍋爐中的煙氣余熱，利用其對(duì)生產(chǎn)鐵合金的原材料進(jìn)行初步預(yù)熱，加快原材料的熔解；或者對(duì)鍋爐的空氣進(jìn)行預(yù)熱，加快鍋爐內(nèi)部溫度的提升；或者產(chǎn)生蒸汽，輔助冶煉過程。

（二）熱能轉(zhuǎn)換技術(shù)。對(duì)回收的低溫?zé)煔?，進(jìn)行蒸汽化處理，從而利用蒸汽的氣壓，產(chǎn)生動(dòng)力，為動(dòng)力機(jī)械提供動(dòng)能，產(chǎn)生機(jī)械能，利用機(jī)械能直接做功，或者產(chǎn)生電能，進(jìn)行低溫余熱發(fā)電。

（三）利用溫差制冷制熱。利用回收的低溫?zé)煔?，?duì)溫度低于煙氣溫度的環(huán)境進(jìn)行制熱，對(duì)溫度高于煙氣溫度的環(huán)境進(jìn)行制冷。

三、鐵合金生產(chǎn)低溫余熱發(fā)電技術(shù)

（一）余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)

通過利用余熱鍋爐，對(duì)低溫?zé)煔膺M(jìn)行回收和除塵處理，然后利用低溫?zé)煔猱a(chǎn)生低壓過熱蒸汽，即利用熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，低壓過熱蒸汽通過單壓汽輪機(jī)完成能量轉(zhuǎn)換，即把動(dòng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，單壓汽輪機(jī)通過運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電，即機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。具體方案如下：余熱鍋爐對(duì)低溫?zé)煔膺M(jìn)行回收，產(chǎn)生過壓蒸汽，蒸汽通過省煤器排出，通過除塵器進(jìn)行除塵后排空。之后進(jìn)行汽水循環(huán)，利用水泵把除塵后的低溫水輸入余熱鍋爐省煤器和蒸發(fā)器中，然后對(duì)低溫水進(jìn)行加熱，最終形成具有1.6MPa壓強(qiáng)的低壓蒸汽，將低壓蒸汽輸入到蒸汽汽輪機(jī)中，完成機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化，達(dá)到余熱發(fā)電的目的。

（二）ORC（有機(jī)朗肯循環(huán)）發(fā)電系統(tǒng)

有機(jī)朗肯循環(huán)，即Organic Rankine Cycle，簡稱ORC，ORC發(fā)電系統(tǒng)在進(jìn)行朗肯循環(huán)時(shí)，采用的循環(huán)工質(zhì)（傳遞能量的媒介物質(zhì)）是低沸點(diǎn)的有機(jī)物（如丙烷、異丁烷、氯乙烷等），傳統(tǒng)的循環(huán)工質(zhì)是低壓過熱蒸汽。其工作原理是，換熱器中的有機(jī)物，通過吸收低溫?zé)煔饫锏臒崃浚l(fā)生沸騰現(xiàn)象，從而氣化產(chǎn)生具有更高壓強(qiáng)的蒸汽，蒸汽通過熱能膨脹，產(chǎn)生動(dòng)能，促進(jìn)透平機(jī)產(chǎn)生機(jī)械能，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電。利用ORC（有機(jī)朗肯循環(huán)）來進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)在發(fā)達(dá)國家都算得上較為先進(jìn)的技術(shù)，我國也是近些年來才開始引進(jìn)這種技術(shù)，和自有的技術(shù)進(jìn)行融合，提高對(duì)低溫余熱的利用率。ORC（有機(jī)朗肯循環(huán)）發(fā)電系統(tǒng)利用有機(jī)物來作為循環(huán)工質(zhì)，比起傳統(tǒng)方式具有很多優(yōu)勢(shì)，如對(duì)低溫余熱的利用率高，發(fā)電效率高，系統(tǒng)構(gòu)成不復(fù)雜，不需要除氧、排污和疏水系統(tǒng)等設(shè)施，對(duì)于透平機(jī)的需求也降低了不少，節(jié)省了大量的管理維護(hù)費(fèi)用等。

（三）外燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)

外燃機(jī)的歷史和蒸汽機(jī)差不多，兩者都誕生于19世紀(jì)，外燃機(jī)的發(fā)明者是來自蘇格蘭的R.斯特林，它是一部熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，工作特點(diǎn)是在外部進(jìn)行燃燒，內(nèi)部封閉，做活塞式的循環(huán)往復(fù)。外燃機(jī)的燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)持續(xù)燃燒，產(chǎn)生的熱能通過加熱器傳導(dǎo)給工質(zhì)，工質(zhì)是不直接參與燃燒的，也不用進(jìn)行更換。

（四）超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)

超臨界是指超過了25MPa的壓強(qiáng)環(huán)境，二氧化碳（CO2）在這種壓強(qiáng)環(huán)境下，處于液體狀態(tài)，超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)就是以這種液態(tài)二氧化碳作為循環(huán)工質(zhì)，利用二氧化碳透平專用渦輪機(jī)來作為發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)，是當(dāng)前最先進(jìn)的低溫余熱發(fā)電技術(shù)，它的發(fā)電效率是目前最高的，達(dá)到了30%。

四、結(jié)束語

綜上所述，利用鐵合金生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低溫余熱來進(jìn)行發(fā)電，是對(duì)能源的二次利用，提高了能源的利用率，符合可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代要求，同時(shí)，對(duì)廢棄、廢液、廢渣的二次利用，減少了排放時(shí)對(duì)環(huán)境的污染，真正地實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的新型生產(chǎn)模式。

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