方志军

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪335424）

1 引言

余热的含义是在一定的经济技术和条件下，在能源消耗设备中没有被利用的能源，也就是多余或者说废弃的能源。它包括高温废汽废水余热、化学反应余热、废气余热、高温产品和炉渣余热、冷却介质余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据研究调查，各行业的余热总资源大约占其燃料消耗总量的17%～67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。因此，余热回收具有极大的经济效益［1］，同时也为节能环保提供了有力支持；所以需要不断探索余热回收的新方式。

2 余热回收的主要方法

余热回收和利用的途径很多,根据余热利用过程中能量传递或转换的特点，可将目前国内的工业余热回收技术分为热交换技术、热功转换技术以及余热制冷制热技术［2］。

热交换技术是目前最直接，而且效率较高的经济方法，在不改变原有余热能量的形式下,余热能量通过换热设备，直接传递给了自身工艺的耗能过程，降低一次能源的消耗。其主要利用方式有余热锅炉、间壁式换热、热管换热、蓄热式热交换等［3］。例如：热管余热回收器便是利用热管高效的传热特性以及其环境的适应性所制的换热装置，主要应用于工业节能领域，可以广泛回收存在于气态、液态以及固态介质中的废弃热量。按照热流体和冷流体的状态，热管余热回收器可以分为：气—气式、气—汽式、气—液式、液—液式、液—气式。按照回收器的结构形式可以分为：整体式、分离式和组合式。

3 余热回收工艺流程

3.1 空压机余热回收方法

目前动力中心杂用空压机常年保持3～4台同时运行,空压机运行过程中，气体在经过离心式压缩机的叶轮时，高速运转中的叶轮使气体经离心力的作用下，既提升压力，同时速度也极大的增加，即离心式压缩机首先通过叶轮将原动机的机械能转变为气体的静压能和动能［4］。各级压缩后的空气温度会显著上升，达到100～140℃，需经冷却降温至35℃以下后才能进入下级压缩或用户使用。

目前工艺上普遍采用循环水对各级压缩空气进行冷却降温，空压机的空气热量全部被循环水带走，没有得到有效利用，经相关资料介绍，循环水带走的热量相当于离心式空压机功耗的60%左右。1#动力中心常年运行的离心式空压机一般为150Nm3/min规格的2台，100Nm3/min规格的1台，电机总功率为933×2+588=2454kW，存在较大的余热回收利用空间。

离心式空压机级间空气热能回收，普遍只能回收部分末级热能，且回收的热量全部是用来产生洗澡的热水，回收规模受制于热水用量的限制，不能直接与工艺生产相衔接［5-6］。在不影响空压机设备运行性能前提下，将离心式空压机末级排气的空气热量尽可能的回收，并根据动力中心的工艺特点，将空压机余热回收与工艺生产相结合，将回收的热量用于生产过程。

在空压机原有后部冷却器前，新增专用余热回收换热器，通过新增冷却水泵，将1#动力中心纯水箱中的常温水输送至新增换热器回收热量后再返回纯水箱，往复循环，不断将空压机末级热能回收至纯水箱中，使纯水箱温度升高，最后形成平衡，纯水箱水温最终稳定在一定温度范围内。

3.2 转炉水套余热回收方法

熔炼车间一系统共有六台转炉，在正常生产过程中，始终保持有两台转炉进行吹炼。转炉在吹炼过程中会产生大量的热量，被转炉水套冷却水带走,同时会产生大量的凝结水，凝结水在冷却过程中，又会产生一定量的闪蒸汽［7］。以前这部分低压蒸汽因为回收困难或回收成本高，通常直接排放至大气中，浪费了大量的能源。根据熔炼车间的测算［8］，这部分闪蒸蒸汽量大约在2～4t/h，存在较大的余热回收价值。

目前大部分转炉的热量是没有回收的［9］，仅有的一家炼铜企业的转炉水套热量回收采用的是增加蒸汽汽包带压回收方式，技改工作量大，投资费用高。在不对转炉水套冷却系统进行大规模改造且不影响转炉水套冷却效果的前提下，另辟蹊径，采用新的工艺方法实现对转炉水套余热的综合回收利用［10］。

在转炉水套闪蒸蒸汽排空管后增设一蒸汽换热器［11］，通过新增冷却水泵，将1#动力中心纯水箱中的常温水输送至新增换热器回收热量后再返回1#动力中心，由于转炉水套产生的热量比较大，回收热量后的水温最高可以达到60～80℃（进水温度35℃），如果只进行简单的水路循环，会导致纯水箱热量一直聚集，从而水温将会一直上升至100℃并出现蒸发，导致换热效果越来越差，同时水温的提高，将导致空压机余热回收换热无法进行。因此必须采取措施将二级纯水箱温度始终控制在40℃以下。1#动力中心目前有三台纯水箱，如何对二级纯水箱温度进行控制，首先空压机余热回收是以3#纯水箱中的纯水作为介质，经过换热之后返回3#纯水箱内；参与转炉余热回收同样以3#纯水箱中的纯水作为介质，由转炉水套余热回收泵送至转炉水套换热器［12］，但换热之后返回至1#纯水箱内，这样不但能使3#纯水箱内的水始终能控制在40℃以下，又保证了1#纯水箱中的水具有较高温度。

在设计时，需将空压机末级空气参数及转炉水套闪蒸蒸汽参数提供专业厂家，经专业计算后，生产出具有针对性的余热回收换热器，以确保各项参数满足工艺生产要求。

4 结语

经实践运行，2台末级余热换热器和转炉换热器投入正式运行后，运行效果良好，末级余热换热器进气温度75～80℃，出口温度31～35℃，三级压缩空气所含热量经热交换转移至除氧器给水中；转炉换热器进出口温度差能够达到15℃左右，研究达到预期目的［13］。在不影响原有工艺运行安全稳定的前提下，将空压机与转炉的余热综合回收利用。