热泵技术在我国钢铁冶金行业的应用与发展

赵春旭

摘 要：钢铁冶金行业是我国国民经济发展的基础产业，文章结合钢铁冶金行业发展现状，应用具有节能作用的热泵技术来分析钢铁冶金工业余热的创新应用方式，展望热泵技术的未来发展方向，为钢铁冶金行业对热泵技术的应用提供未来研究参考。

关键词：热泵技术 钢铁冶炼行业 应用

我国是世界上的钢铁冶炼工业大国，在社会经济的快速发展和科技水平的提升下，我国钢铁冶金行业也实现了快速的发展。从实际发展耗能情况上看，钢铁冶金行业是一种高能耗行业，在发展过程中，消耗的能量占据社会总体能量的百分之十以上，且在发展过程中没有实现对能源资源的高效利用，在发展的过程中带来了一系列的污染。在钢铁冶金能耗中，余热在众多能耗中占据比较大的比重。但是在我国现阶段的钢铁冶金行业中，余热的总体利用率比较低，且在应用操作的时候还存在比较大的浪费问题。热泵技术作为世界上公认的一种节能技术形式，能够将废弃的资源转换为新的能源，在发展钢铁冶炼的同时降低对资源、能源的消耗，减少钢铁冶炼发展对周围环境的影响。

一、热泵技术概述

（一）内涵

热泵技术是一种从自然界空气、水、土壤中获取的低品位热，获取的低品位热经过电力做功来输出能用的高品位热能的设备。现在我国主要利用三种热泵技术，分别是水源热泵，地源热泵，以及空气源热泵。

（二）分类

我国热泵技术基本上分成三种，分别是水源热泵、地源热泵、空气热泵。

1、水源热泵

水源热泵工作是应用16摄氏度的电力压缩机对循环工质开展加工，从而将电力压缩机的热水输出温度上升到52摄氏度。水源热泵应用操作输出的热量和电功率之间的比例是3.51，在操作上比直接应用电采暖节省电力72%。水源热泵操作还可以应用风机盘管向房间内部进行供暖操作，在夏季的时候能够实现一机多用，不仅节省了投资，而且节省了运行费用，是一种理想的节能系统装置。但是这样的装置操作在大多数的城区具有较大的实践难度。

2、地源热泵

地源热泵以空气为基本热源，在理论操作上不会受到任何时间、空间、地点的限制。现阶段大多数的冷暖空调应用的都是这种产品类型。地源热泵供热是通过直接产生热风或者热水后再产生的热风来实现的。空气源热泵在温度低的情况下，其压缩机械的入口压力也会降低，工质比重会比较大，相应的阻力也会比较大，对应压缩机的吸气量也会减少。

3、空气源热泵

一些厂家在出风口加电补热，一些则是选择在水系统的回水管上额外增加补热器。在现阶段，我国国内一些地区应用燃油、燃气作为蒸发气息进行补热操作。这些做法能够将热泵效益降低，但是这种操作会使得空气源热泵的结构变得更加复杂，由此也增加了造价。

二、我国钢铁冶金业的发展现状

第一，社会主义市场需求的变化拉动了我国钢铁冶金业生产力快速增长。现阶段，我国社会经济仍处于一种快速发展的局面，经济发展呈现螺旋上升的局面。和社会经济发展相应的是钢材的需求量也呈现上升发展局面，钢铁企业发展快速。第二，钢铁冶金行业产品结构调整取得了突出的成就。第三，钢铁冶金行业工艺设备结构调整取得了比较大的突破，对不符合生产发展需要的小型设备进行了淘汰。

钢铁冶金工业在发展的过程中，很多工序都会出现大量低品位的余热，因而，热泵技术在钢铁冶金行业发展中显示出比较大的应用潜力和空间。在众多形式的热泵技术中，压缩热泵技术能够实现对能源的二次利用，吸收式热泵在不需要其他能源支持的情况下能够直接应用余热进行加热处理，发展过程中所消耗的成本费用较低。

三、热泵技术在我国钢铁冶金行业的应用现状

（一）热利用

热利用主要是应用余热热能来进行钢铁冶金加工生产，将不需要的能量进行有效转换，具体操作包括预热、供热供暖、制冷、蒸发、干燥等。在供热温度需求不超过100摄氏度的时候，可以将从炼铁、连铸、轧钢等工序操作中能产生的余热作为一种全新的热源。经过合理的设计和高温操作，能够产生超过100摄氏度的蒸汽或者高温热水。另外，还可以应用20摄氏度到40摄氏度的热水产生50-60摄氏度的热水，供人们作为生活用水来使用。

（二）动力利用

动力利用是指将余热转换为电能机械使用的如果从。在钢铁企业中的余热资源中，转炉炼铁、高炉炼铁、烧结环节所产生的余热资源比较丰富，是钢铁余热发电应用的重要领域。比如苏州一智能公司制作的余热回收利用系统，能够将热能循环系统和电能循环系统结合，并利用较低品位的热量，从热源中提取所需要的余热，从而实现供热，提升系统自身的性能。

四、热泵技术在我国钢铁冶金行业发展的研究

（一）新工质研究

压缩热泵中一般会应用氟氯碳氢化合物为基本工质。但是这种工质对臭氧层有着比较严重的破坏作用，能够被其他工质取代。吸收热泵则是以溴化锂水溶液或氨水溶液为工质，吸收性能良好，但是溴化锂易结晶和溶液所适用的范围有限，对一般金属的腐蚀性比较大，甚至还会产生爆炸。因而，相关人员借助最新技术形式对R744/HCs混合工质进行了筛选，对自然工质二氧化碳跨临界循环应用理论和压力高问题展开了研究，通过理论计算出了在不同配比下的系统循环系统性能，显示出高效、环保、安全的性能。

（二）应用结构部件改进原有的循环方式

通过对结构部件的改进来提升热泵系统性能，提高热泵技术的应用效率。北京某大学提出了一种中低温余热转换为蒸汽的系统，系统由蒸发器、吸收器、发生器共同组成，能够将发生器蒸汽引到外部来进行冷凝处理。该系统的热回收效率比较高，各个部件能够同时运作，符合钢铁冶金行业的生产发展特点。还有学者研发出一种烟气余热深度回收型热泵，这种热泵形式具有自动加药操作装置，能够将氮氢化物溶解，从而转换成无毒无污染的物质，减少雾霾现象的发生。

结束语

综上所述，在社会经济和科技发展以及钢铁企业激烈的竞争环境下，钢铁冶金行业的节能发展形势比较严峻。热泵技术对提高工业余热利用率，减少环境污染等方面起到了十分重要的作用，得到了人们的广泛应用。随着时代进步发展，热泵技术的研究开始涉及到新工质、新部件改造、循环创新等内容，逐渐实现自主研究创新发展，有效提升了企业竞争力，具有重要的经济发展战略意义。

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