铁合金生产余热资源评估及节能潜力分析

【摘要】：铁合金生产能耗大,大部分能量转化为各种热能损失。随着能源日益紧张,节能降耗成为影响铁合金企业生存和发展的重要因素。铁合金生产余热资源的评估和节能潜力分析具有重要的理论意义和良好的应用前景。 为研究铁合金生产的余热资源和节能潜力,对铁合金生产主要设备硅铁矿热炉、矿热炉、石灰回转窑、锰矿回转窑、精炼炉进行为期21天的测试。测试结果表明,各炉窑烟气具有温度分布差异大、温度不规则周期性波动和操作过程对温度变化影响明显的特点。根据烟气成分分析,明确了炉窑烟气余热主要是高温烟气热能。以热力学第一定律和第二定律为指导,采用热能分析法和(?)值分析法,计算余热资源可回收热能值和(?)值,作为评估余热资源数量和质量指标。基于余热资源的全利用观点和能级平衡概念,提出采用能级系数作为评估余热资源的全利用品质的指标,这种方法合理、直观、全面,而且推导得到该指标用于评估高温烟气的计算式。计算得到铁合金生产过程高温烟气余热资源的可回收热能值和(?)值分别为23.42MW,5.82MW。从能级分析方法,得到各个炉窑烟气的能级系数和烟气余热发电方式重点为硅铁矿热炉、2#矿热炉、石灰回转窑和锰矿回转窑。重点炉窑烟气的可回收热能值和(?)值分别为17.88MW和5.52MW。 为获得全年烟气余热情况,建立硅铁矿热炉、矿热炉的物料和能量平衡模型。对硅铁矿热炉、矿热炉进行全年物料平衡分析,结合现场测试结果,得到基于物料平衡的全年烟气和废渣余热资源均具有大的回收潜力。 为全面获得铁合金余热资源情况,评估铁合金废渣余热。基于热力学第一定律的能量分析法,计算得到废渣全年的可回收热能值为2.27×105GJ。基于(?)分析原理和能级系数概念,获得了废渣在各个不同温度下的熵值、(?)值、焓值和能级系数。根据测试的废渣温度,废渣的全年可回收的(?)值为1.52×105GJ,废渣的能级系数为0.701。比较现有的废渣余热回收方式,分析了各种回收方式的优缺点。鉴于风淬法回收方式节水、环保、高效回收的突出优点,采用风淬法回收废渣余热,并计算回收废渣余热后高温烟气的可回收的热能值和(?)值分别为3.52MW和1.61MW。 由于铁合金生产余热资源的能级系数低,单独余热发电回收不合理,根据企业用热蒸汽需求和只回收烟气余热状况,对只回收高温烟气余热的余热发电和热电联产方案的热能利用系数、发电热效率和节约电能值进行对比。对比结果得出,热电联产回收方式有高的热能利用系数和节能潜力。同时,提出了综合回收烟气余热和废渣余热的余热发电和热电联产回收方式,对比其热能利用率、发电热效率、节约电能值,综合回收的热电联产方式的节能性最佳。 【关键词】：铁合金余热 能量分析 (?)值分析 能级系数 热电联产
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X757
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 研究背景及意义11-14
• 1.2 国内外应用研究现状14-20
• 1.2.1 国内外铁合金生产余热利用现状14-16
• 1.2.2 国内外余热资源评估方式研究16-20
• 1.2.3 本文的余热资源评估方法20
• 1.3 本文研究内容及框架20-22
• 2 余热资源参数测试22-42
• 2.1 铁合金生产工艺流程22-25
• 2.2 参数测试目标及仪器25-27
• 2.2.1 烟气余热测试目标25
• 2.2.2 测试仪器及采样点25-27
• 2.3 烟气参数测试27-40
• 2.3.1 硅铁矿热炉27-31
• 2.3.2 矿热炉31-34
• 2.3.3 石灰回转窑34-36
• 2.3.4 锰矿回转窑36-37
• 2.3.5 精炼炉37-40
• 2.4 废渣参数测试40
• 2.5 本章小结40-42
• 3 烟气余热资源评估及物料、能量平衡分析42-63
• 3.1 烟气余热资源评估42-47
• 3.1.1 烟气余热资源可回收热能值42-44
• 3.1.2 炉窑烟气余热资源可回收(?)值44-45
• 3.1.3 炉窑烟气余热资源能级系数45-47
• 3.1.4 烟气余热资源评估小结47
• 3.2 物料、能量平衡分析47-61
• 3.2.1 硅铁矿热炉物料平衡分析48-52
• 3.2.2 硅铁矿热炉能量平衡分析52-54
• 3.2.3 矿热炉物料平衡分析54-60
• 3.2.4 矿热炉能量平衡分析60-61
• 3.3 本章小结61-63
• 4 废渣余热资源评估及回收方法63-74
• 4.1 废渣余热资源的评估63-66
• 4.1.1 废渣余热资源的可回收热能值63
• 4.1.2 废渣余热资源的(?)值63-66
• 4.2 废渣余热资源回收方法66-71
• 4.2.1 国内企业生产废渣的处理方式66-67
• 4.2.2 国内外废渣的研究现状67-71
• 4.3 风淬法回收废渣余热71-73
• 4.4 本章小结73-74
• 5 余热资源综合回收利用方案74-87
• 5.1 用户能级系数和铁合金生产余热资源能级系数74-76
• 5.2 单独烟气余热回收76-81
• 5.2.1 余热发电回收76-78
• 5.2.2 热电联产回收78-81
• 5.2.3 两种回收方式对比81
• 5.3 烟气、废渣综合回收方式81-85
• 5.3.1 余热发电回收81-84
• 5.3.2 热电联产回收84-85
• 5.3.3 两种回收方式对比85
• 5.4 本章小结85-87
• 6 总结与展望87-90
• 6.1 总结87-88
• 6.2 本文主要创新点88-89
• 6.3 展望89-90
• 参考文献90-94
• 主要科研经历94

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