李吉平

（西北礦冶研究院白銀有色建筑設(shè)計(jì)院，甘肅 白銀 730900）

當(dāng)前，我國(guó)在能源利用方面仍然存在著利用率低、經(jīng)濟(jì)效益差、生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重等方面的問題，尤其在工業(yè)領(lǐng)域，能源消耗量約占全國(guó)能源消耗總量的70%，除了生產(chǎn)工藝相對(duì)落后、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理的因素外，工業(yè)余熱利用率低，能源(能量)沒有得到充分綜合回收利用是造成能耗高的重要原因。因此如何高效地使用能源、回收利用各種工業(yè)余熱和降低對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的破壞成為人們關(guān)注的重要內(nèi)容，也是解決我國(guó)能源問題的根本途徑。

在某鉛冶煉企業(yè)中，熔煉車間生產(chǎn)中產(chǎn)生的500℃溜槽鉛液溫度在進(jìn)入下一工序時(shí)最高需要鉛液溫度在450℃，此部分熱量通過溜槽中的循環(huán)冷卻水排管換熱帶走，循環(huán)冷卻水排管中水溫由35℃升高到60℃，排管中的循環(huán)水通過循環(huán)水池上露天的風(fēng)冷冷卻塔降溫，該部分余熱直接散失，對(duì)于企業(yè)中也是資源的浪費(fèi)，同時(shí)冷卻塔降溫時(shí)會(huì)產(chǎn)生水汽不斷的蒸發(fā)，增加補(bǔ)水量。如果將該部分余熱提取出來，用在廠內(nèi)冬季采暖建筑物采暖用熱和職工洗浴用熱中，不僅能減少能耗，還可以降低企業(yè)運(yùn)行成本。

1 熔煉溜槽鉛液冷卻方式

在熔煉溜槽中布置循環(huán)冷卻水排管，鉛液溫度由500℃降為450℃左右，循環(huán)冷卻水吸熱后由35℃提高到60℃，60℃循環(huán)水進(jìn)入清循環(huán)熱水軟水池后采用風(fēng)冷冷卻塔冷卻，冷卻到35℃后進(jìn)入清循環(huán)冷水軟水池，循環(huán)于熔煉溜槽鉛液冷卻。冷卻方式系統(tǒng)圖如圖1所示。

2 冷卻循環(huán)水余熱分析

通過對(duì)現(xiàn)有熔煉溜槽鉛液冷卻方式的分析，冷卻循環(huán)水余熱量大，具有很好的回收利用價(jià)值，因此，本文對(duì)某鉛冶煉企業(yè)中熔煉車間鉛液的冷卻循環(huán)水余熱利用進(jìn)行分析。

圖1 現(xiàn)有冷卻循環(huán)系統(tǒng)流程圖

2.1 可利用余熱條件參數(shù)及總熱量

為合理規(guī)劃廠內(nèi)采暖系統(tǒng)用熱和職工洗浴熱水系統(tǒng)的用熱，充分利用冷卻循環(huán)水的余熱量，需對(duì)可利用余熱總量和辦公樓采暖熱負(fù)荷、職工洗浴熱水系統(tǒng)熱負(fù)荷進(jìn)行初步計(jì)算，確定余熱利用方案，以滿足熱量平衡。

冷卻循環(huán)水可利用的余熱量參照熱力學(xué)公式可得：

其中Q為熱量，W；c為水的比熱容，4.1868kJ/(℃·kg)；ρ為水的密度，1000kg/m3；?t為溫差，℃。

計(jì)算結(jié)果如表1：

表1 冷卻循環(huán)水可利用余熱計(jì)算結(jié)果

2.2 辦公樓采暖用熱負(fù)荷和職工洗浴用熱計(jì)算

該廠辦公樓采暖面積約6000m2，由于辦公樓多次改造暫無建筑物熱負(fù)荷的資料，根據(jù)公式進(jìn)行估算：

其中Q為建筑物采暖熱負(fù)荷，W或kW；q為面積采暖熱負(fù)荷指標(biāo)，W/m2；A為建筑物面積，m2。

采暖熱負(fù)荷估算見表2：

表2 采暖熱負(fù)荷

另外通過查找該廠相關(guān)數(shù)據(jù)，供暖期的洗浴熱水供應(yīng)平均小時(shí)熱負(fù)荷參照下方公式：

其中，Qrp為供暖期的熱水供應(yīng)平均小時(shí)熱負(fù)荷，kW；c為水的熱容量，4.1868kJ/(℃·kg)；ρ為水的密度，1000kg/m3；m——用熱水單位數(shù)，人；v為每個(gè)用熱水單位每天的熱水用量，l/d；tr為生活熱水溫度，℃；tl為冷水計(jì)算溫度，℃；T為每天供水小時(shí)數(shù)，h/d。

洗浴用熱負(fù)荷見表3：

表3 供暖期熱水供應(yīng)平均小時(shí)熱負(fù)荷

由表1、表2、表3可知，冷卻循環(huán)水所具有的熱量能夠滿足辦公樓采暖和職工洗浴用熱耗熱量的要求。

3 余熱利用方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)

熔煉溜槽鉛液循環(huán)水冷卻原先采用在循環(huán)冷、熱水軟水池中通過冷卻塔和自然降溫冷卻。冷卻塔和自然蒸發(fā)散失的該部分余熱可用于冬季采暖和全年生活洗浴用熱水。

用于冬季采暖系統(tǒng)余熱利用方式如下：用1套水-水板式換熱器并入冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，該系統(tǒng)中循環(huán)熱水軟水池中的水（60℃）和循環(huán)冷水軟水池（35℃）中的水作為一次側(cè)，經(jīng)水-水板式換熱器換熱后，制取50/40℃的二次側(cè)水溫，做為冬季廠區(qū)辦公樓低溫地板輻射采暖供回水，二次側(cè)采暖系統(tǒng)補(bǔ)水水源為清循環(huán)冷水軟水池，采用補(bǔ)水泵變頻調(diào)速定壓。

用于全年生活洗浴用熱余熱利用方式如下：用1套水-水板式換熱器并入冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，該系統(tǒng)中循環(huán)熱水軟水池中的水（60℃）和循環(huán)冷水軟水池（35℃）中的水作為一次側(cè)，二次側(cè)為補(bǔ)水冷水箱內(nèi)的自來水（10℃）進(jìn)入水-水換熱器升溫到（45℃）熱水，用蓄熱泵將45℃熱水打入蓄熱水箱儲(chǔ)存，蓄熱水箱內(nèi)的水可直接用在職工洗浴。

改造后冷卻塔仍保留，保證系統(tǒng)安全、可靠，在循環(huán)冷熱水池和冷卻塔之間連接的進(jìn)出口管道上加裝常閉安全膨脹閥門，閥門控制方式為溫度控制，如用于冬季采暖和全年生活熱水的余熱利用系統(tǒng)，在利用余熱之后余熱仍有剩余的情況下，清循環(huán)冷水軟水池中的水溫升高到40℃，安全膨脹閥門打開，冷卻塔冷卻系統(tǒng)運(yùn)行，確保熔煉溜槽鉛液生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行。如熔煉溜槽鉛液生產(chǎn)系統(tǒng)停產(chǎn)檢修，無余熱可利用的情況下，采用廠區(qū)其他熱源作為冬季采暖和全年生活洗浴熱水供應(yīng)。熔煉溜槽鉛液循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)流程見圖2和圖3。

圖2 冷卻循環(huán)水余熱用于采暖流程圖

圖3 冷卻循環(huán)水余熱用于洗浴用熱流程圖

4 結(jié)語

鉛冶煉企業(yè)中熔煉溜槽鉛液冷卻循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)，在保證生產(chǎn)工藝正常運(yùn)行的同時(shí)，最大化的利用鉛液余熱，采用水-水換熱器將余熱進(jìn)行回收循環(huán)使用，優(yōu)化了熔煉溜槽鉛液冷卻循環(huán)水降溫的效果。