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【摘 要】随着我国国民经济建设的加快，对于铁合金等金属的需求与日俱增，可是在铁合金的生产过程中，却会产生大量的污染，如带有粉尘的烟气、废渣和废水等，而且这些污染物在排放时，会带走生产过程中大量的热能，这样不仅造成了环境的污染，还造成了能量的浪费，如何对铁合金生产过程中的余热进行有效利用，是一项值得进行深度研究的课题，本文浅谈了在铁合金生产中，利用低温余热进行发电的相关技术。
【关键词】铁合金；低温余热；发电
金属冶炼工业的能源消耗是十分巨大的，尤其是维持设备运行的电能消耗，每冶炼一吨金属，消耗的电能甚至超过了8200Kw？h。所以，对于生产过程中产生的余热进行充分利用是十分有必要的，一方面能够减少直接排放对环境的污染，另一方面可以利用余热来进行发电，不仅能节省能源的消耗，而且还缓解了工业供电的压力，可谓是一举两得。
一、铁合金生产和余热利用简介
在铁合金的生产过程中，会产生大量的污染，这些污染主要来自于带有粉尘的烟气、废渣和废水等，其中带有粉尘的烟气排放到大气中，造成的污染最为严重，极易引起雾霾等大气污染现象，铁合金生产过程中产生的烟气主要来自于电炉、焙烧窑、焙烧炉、熔炼炉等设备，这些设备无疑都伴随着高温，导致产生的烟气也具有一定的热能，而这些热能都是由化学能和电能产生的，如果把烟气直接进行排放，不仅污染空气，还会造成热能的浪费，所以对铁合金生产过程中的余热就需要进行充分的利用。
对于余热的回收利用，一般是用来进行发电，把生产过程中多余的热能转化成电能，一方面节省了能源，另一方面也保护了环境，符合当今时代背景之下要求的可持续发展观。在铁合金生产过程中的余热主要有高温烟气余热、废渣余热、废液余热、低温余热（即200℃以下的余热）等。在铁合金生产过程中，余热所具备的能量，占总燃料产生热量的60%，其中可以进行回收利用的余热又占据总余热的60%，而可回收的低温余热，占可回收利用余热的27.8%，占总热能的10%左右。
二、铁合金生产低温余热利用现状
当前国内对于铁合金生产低温余热利用的现状是回收利用铁合金冶炼中产生的带有粉尘的烟气，对于这类烟气的利用，主要有三种方式。
（一）热能交换技术。回收铁合金生产锅炉中的烟气余热，利用其对生产铁合金的原材料进行初步预热，加快原材料的熔解；或者对锅炉的空气进行预热，加快锅炉内部温度的提升；或者产生蒸汽，辅助冶炼过程。
（二）热能转换技术。对回收的低温烟气，进行蒸汽化处理，从而利用蒸汽的气压，产生动力，为动力机械提供动能，产生机械能，利用机械能直接做功，或者产生电能，进行低温余热发电。
（三）利用温差制冷制热。利用回收的低温烟气，对温度低于烟气温度的环境进行制热，对温度高于烟气温度的环境进行制冷。
三、铁合金生产低温余热发电技术
（一）余热锅炉发电系统
通过利用余热锅炉，对低温烟气进行回收和除尘处理，然后利用低温烟气产生低压过热蒸汽，即利用热能转化为动能，低压过热蒸汽通过单压汽轮机完成能量转换，即把动能转化成机械能，单压汽轮机通过运转进行发电，即机械能转化为电能。具体方案如下：余热锅炉对低温烟气进行回收，产生过压蒸汽，蒸汽通过省煤器排出，通过除尘器进行除尘后排空。之后进行汽水循环，利用水泵把除尘后的低温水输入余热锅炉省煤器和蒸发器中，然后对低温水进行加热，最终形成具有1.6MPa压强的低压蒸汽，将低压蒸汽输入到蒸汽汽轮机中，完成机械能到电能的转化，达到余热发电的目的。
（二）ORC（有机朗肯循环）发电系统
有机朗肯循环，即Organic Rankine Cycle，简称ORC，ORC发电系统在进行朗肯循环时，采用的循环工质（传递能量的媒介物质）是低沸点的有机物（如丙烷、异丁烷、氯乙烷等），传统的循环工质是低压过热蒸汽。其工作原理是，换热器中的有机物，通过吸收低温烟气里的热量，发生沸腾现象，从而气化产生具有更高压强的蒸汽，蒸汽通过热能膨胀，产生动能，促进透平机产生机械能，带动电动机发电。利用ORC（有机朗肯循环）来进行发电的技术在发达国家都算得上较为先进的技术，我国也是近些年来才开始引进这种技术，和自有的技术进行融合，提高对低温余热的利用率。ORC（有机朗肯循环）发电系统利用有机物来作为循环工质，比起传统方式具有很多优势，如对低温余热的利用率高，发电效率高，系统构成不复杂，不需要除氧、排污和疏水系统等设施，对于透平机的需求也降低了不少，节省了大量的管理维护费用等。
（三）外燃机发电系统
外燃机的历史和蒸汽机差不多，两者都诞生于19世纪，外燃机的发明者是来自苏格兰的R.斯特林，它是一部热力发动机，工作特点是在外部进行燃烧，内部封闭，做活塞式的循环往复。外燃机的燃料在气缸外的燃烧室内持续燃烧，产生的热能通过加热器传导给工质，工质是不直接参与燃烧的，也不用进行更换。
（四）超临界二氧化碳循环发电系统
超临界是指超过了25MPa的压强环境，二氧化碳（CO2）在这种压强环境下，处于液体状态，超临界二氧化碳循环发电系统就是以这种液态二氧化碳作为循环工质，利用二氧化碳透平专用涡轮机来作为发电系统的核心技术，是当前最先进的低温余热发电技术，它的发电效率是目前最高的，达到了30%。
四、结束语
综上所述，利用铁合金生产过程中产生的低温余热来进行发电，是对能源的二次利用，提高了能源的利用率，符合可持续发展的时代要求，同时，对废弃、废液、废渣的二次利用，减少了排放时对环境的污染，真正地实现了节能减排的新型生产模式。
参考文献：
[1]朵元华，祁玉红.铁合金生产低温余热发电技术[J].黑龙江科技信息，2012，（23）：33-33.
[2]黄进宾.纯低温余热发电SP炉排灰系统的改造[J].水泥，2009，（10）：57-57.
[3]王正，崔超.基于有机朗肯循环的低温余热发电系统设计与分析[J].电力与能源，2013，34（4）：321-324.
[4]祝文标.WebField GCS-2 DCS集散控制系统在纯低温余热发电中的应用[J].水泥，2010，（12）：55-58.
[5]汤宜城.5000t/d水泥窑纯低温余热发电系统改造出现的问题与解决方法[J].水泥，2010，（10）：24-25.
【关键词】铁合金；低温余热；发电
金属冶炼工业的能源消耗是十分巨大的，尤其是维持设备运行的电能消耗，每冶炼一吨金属，消耗的电能甚至超过了8200Kw？h。所以，对于生产过程中产生的余热进行充分利用是十分有必要的，一方面能够减少直接排放对环境的污染，另一方面可以利用余热来进行发电，不仅能节省能源的消耗，而且还缓解了工业供电的压力，可谓是一举两得。
一、铁合金生产和余热利用简介
在铁合金的生产过程中，会产生大量的污染，这些污染主要来自于带有粉尘的烟气、废渣和废水等，其中带有粉尘的烟气排放到大气中，造成的污染最为严重，极易引起雾霾等大气污染现象，铁合金生产过程中产生的烟气主要来自于电炉、焙烧窑、焙烧炉、熔炼炉等设备，这些设备无疑都伴随着高温，导致产生的烟气也具有一定的热能，而这些热能都是由化学能和电能产生的，如果把烟气直接进行排放，不仅污染空气，还会造成热能的浪费，所以对铁合金生产过程中的余热就需要进行充分的利用。
对于余热的回收利用，一般是用来进行发电，把生产过程中多余的热能转化成电能，一方面节省了能源，另一方面也保护了环境，符合当今时代背景之下要求的可持续发展观。在铁合金生产过程中的余热主要有高温烟气余热、废渣余热、废液余热、低温余热（即200℃以下的余热）等。在铁合金生产过程中，余热所具备的能量，占总燃料产生热量的60%，其中可以进行回收利用的余热又占据总余热的60%，而可回收的低温余热，占可回收利用余热的27.8%，占总热能的10%左右。
二、铁合金生产低温余热利用现状
当前国内对于铁合金生产低温余热利用的现状是回收利用铁合金冶炼中产生的带有粉尘的烟气，对于这类烟气的利用，主要有三种方式。
（一）热能交换技术。回收铁合金生产锅炉中的烟气余热，利用其对生产铁合金的原材料进行初步预热，加快原材料的熔解；或者对锅炉的空气进行预热，加快锅炉内部温度的提升；或者产生蒸汽，辅助冶炼过程。
（二）热能转换技术。对回收的低温烟气，进行蒸汽化处理，从而利用蒸汽的气压，产生动力，为动力机械提供动能，产生机械能，利用机械能直接做功，或者产生电能，进行低温余热发电。
（三）利用温差制冷制热。利用回收的低温烟气，对温度低于烟气温度的环境进行制热，对温度高于烟气温度的环境进行制冷。
三、铁合金生产低温余热发电技术
（一）余热锅炉发电系统
通过利用余热锅炉，对低温烟气进行回收和除尘处理，然后利用低温烟气产生低压过热蒸汽，即利用热能转化为动能，低压过热蒸汽通过单压汽轮机完成能量转换，即把动能转化成机械能，单压汽轮机通过运转进行发电，即机械能转化为电能。具体方案如下：余热锅炉对低温烟气进行回收，产生过压蒸汽，蒸汽通过省煤器排出，通过除尘器进行除尘后排空。之后进行汽水循环，利用水泵把除尘后的低温水输入余热锅炉省煤器和蒸发器中，然后对低温水进行加热，最终形成具有1.6MPa压强的低压蒸汽，将低压蒸汽输入到蒸汽汽轮机中，完成机械能到电能的转化，达到余热发电的目的。
（二）ORC（有机朗肯循环）发电系统
有机朗肯循环，即Organic Rankine Cycle，简称ORC，ORC发电系统在进行朗肯循环时，采用的循环工质（传递能量的媒介物质）是低沸点的有机物（如丙烷、异丁烷、氯乙烷等），传统的循环工质是低压过热蒸汽。其工作原理是，换热器中的有机物，通过吸收低温烟气里的热量，发生沸腾现象，从而气化产生具有更高压强的蒸汽，蒸汽通过热能膨胀，产生动能，促进透平机产生机械能，带动电动机发电。利用ORC（有机朗肯循环）来进行发电的技术在发达国家都算得上较为先进的技术，我国也是近些年来才开始引进这种技术，和自有的技术进行融合，提高对低温余热的利用率。ORC（有机朗肯循环）发电系统利用有机物来作为循环工质，比起传统方式具有很多优势，如对低温余热的利用率高，发电效率高，系统构成不复杂，不需要除氧、排污和疏水系统等设施，对于透平机的需求也降低了不少，节省了大量的管理维护费用等。
（三）外燃机发电系统
外燃机的历史和蒸汽机差不多，两者都诞生于19世纪，外燃机的发明者是来自苏格兰的R.斯特林，它是一部热力发动机，工作特点是在外部进行燃烧，内部封闭，做活塞式的循环往复。外燃机的燃料在气缸外的燃烧室内持续燃烧，产生的热能通过加热器传导给工质，工质是不直接参与燃烧的，也不用进行更换。
（四）超临界二氧化碳循环发电系统
超临界是指超过了25MPa的压强环境，二氧化碳（CO2）在这种压强环境下，处于液体状态，超临界二氧化碳循环发电系统就是以这种液态二氧化碳作为循环工质，利用二氧化碳透平专用涡轮机来作为发电系统的核心技术，是当前最先进的低温余热发电技术，它的发电效率是目前最高的，达到了30%。
四、结束语
综上所述，利用铁合金生产过程中产生的低温余热来进行发电，是对能源的二次利用，提高了能源的利用率，符合可持续发展的时代要求，同时，对废弃、废液、废渣的二次利用，减少了排放时对环境的污染，真正地实现了节能减排的新型生产模式。
参考文献：
[1]朵元华，祁玉红.铁合金生产低温余热发电技术[J].黑龙江科技信息，2012，（23）：33-33.
[2]黄进宾.纯低温余热发电SP炉排灰系统的改造[J].水泥，2009，（10）：57-57.
[3]王正，崔超.基于有机朗肯循环的低温余热发电系统设计与分析[J].电力与能源，2013，34（4）：321-324.
[4]祝文标.WebField GCS-2 DCS集散控制系统在纯低温余热发电中的应用[J].水泥，2010，（12）：55-58.
[5]汤宜城.5000t/d水泥窑纯低温余热发电系统改造出现的问题与解决方法[J].水泥，2010，（10）：24-25.