浅析热泵技术在我国钢铁冶金行业的应用与发展

浅析热泵技术在我国钢铁冶金行业的应用与发展

杨志杰

山东钢铁股份有限公司莱芜分公司

摘要：我国经济发展迅速，钢铁冶金行业也得到了很好的发展机遇。尤其是在节能环保方面，钢铁冶金行业更是取得了重大的进步。其主要原因是热泵技术在钢铁冶金行业的广泛应用，极大的节约了能源，实现了钢铁冶金行业的可持续发展和绿色发展。文章概述了热泵技术的技术原理，分析了热泵技术在钢铁冶金行业的应用，并结合应用的现状对热泵技术做出展望，以期能促进热泵技术的完善和发展。

关键字：热泵技术；钢铁冶金行业；应用展望；

引言

我国作为能源消耗的第一大国，90%的能源都来自于非可再生能源，为满足我国居民生活需求和工业加工的需求，我国一直在寻找利用可再生的新型绿色能源的方式方法，其中钢铁冶金行业的热泵技术就满足了国家绿色可持续发展的要求。热泵技术可以有效的利用空气中的热能和地热能、太阳能等多种新型绿色能源来达到高温加热的目的，为钢铁冶金行业的发展做出了巨大的贡献。热泵技术在应用过程中不断完善，为我国绿色可持续发展道路扫除障碍，也促进钢铁冶金行业的节能发展。

1.热泵技术的技术原理

热泵技术可以将低温物质中的能量收集起来实现对其他物质的高温加热，这种逆循环的方式需要对能量进行小量的消耗，却能实现对更多能量的收集和利用。热泵技术的工作原理与制冷系统的工作原理相似，主要可以分为第一热泵技术和第二热泵技术。第一热泵技术主要是指压缩式热泵技术，是通过热泵机器对不同的工质进行蒸发处理，工质可以因此吸收大量的能量，通过传导将工质的蒸发气体传送到冷凝器，通过对蒸汽的冷凝压缩将工质吸收的能量全部释放出来，从而实现能量的传导。第二热泵技术是指吸收式热泵技术。吸收式热泵技术本质上是三种能源的转换，高温、中温和低温之间热能的传导。吸收式热泵技术主要利用热能之间的能量差来实现对能量的利用，不需要利用其他的能源，从而做到更加节能。吸收式热泵技术的第一种应用方式是利用高温热能将低温热能转化为中温热能。高温热能的消耗是极小的，但可以将大量的低温热能转化为中温热能，从而实现了能量的收集利用。第二类应用方法是利用中温热能，将低温热能和中温热能转化为少量的高温热能。这两类不同的应用原理针对不同的应用需求，本质上都节约了能源的消耗。

2.热泵技术在钢铁冶金行业的应用

在钢铁冶金行业中，通过热泵技术对余热进行利用。主要方式是通过对余热进行低温和中温和高温之间的转化。通过充分利用余热的能量可以为钢铁冶炼过程中提供所需要的温度，例如利用低温和中温之间的热势能来得到少量的高温。这种余热是钢铁冶炼过程中所产生的能量的残余，因此实现了对能量的充分利用，进一步做到了能量的节约。另一种方式是通过将余热的能量转化为电能或者是机械能，为钢铁冶炼行业提供所需要的其他能量。

我国热泵技术可以分为空气热泵技术，地源热泵技术和太阳能热泵技术。其中，空气热泵技术在钢铁冶金行业中应用最为广泛，主要就是指利用空气中的余热进行能量的转化和利用。而地源热泵技术是通过收集地表的热量来获得一定温度的热能，在钢铁冶金行业中，地源热泵技术主要应用于热能像动力能的转化。太阳能热泵技术实现了对太阳能的收集和利用，其应用原理跟太阳能热水器原理相似，主要是通过利用太阳能实现对热能的转化和收集，但太阳能的利用对环境的要求较高，对于长年处于寒冷环境的地区的钢铁冶炼厂来说并不是最好的选择。不同类型的热泵技术可以相互合作，关联使用，实现对能源到最大化的利用。通过热泵技术可以将可再生能源进行收集和利用，实现了资源的节约和利用率的提高。

3.热泵技术的发展方向

3.1寻找更合适的新型工质

热泵技术最初利用的弗利昂在应用过程中会对环境会造成破坏，因此我国研究人员致力于研究和发现新的更加合适的工质，目前应用最广泛的新工质是二氧化碳，这种工质在应用过程中发生泄漏等情况对人体和环境都不会造成破坏，是目前来说最安全的一种工质。但其工作过程中对能量的吸收和释放还有更高的提升空间，我国一直致力于发现新的工质，既可以做到保护环境，又可以实现对能量的高效利用。

3.2改进热泵机器，实现新循环

改进热泵机器是对我国科技的新的要求，通过对热泵机器结构构造的改进，可以提升工质的利用率和工质的能量吸收和释放的量度。我国在新的热泵机器构造方面投入了大量资金并已取得优异的研究成果，可以进一步提高低品位热能向高品位热能的转化。同时，我国研究人员对新的循环系统的构建也做出了大量的研究，希望可以通过改进循环的流程实现对能量的进一步利用。

结语

热泵技术在我国的钢铁冶金行业应用过程中，存在进一步发展和完善的空间，不论是从工质的选择还是热泵机器的构造的改进和新循环的建立，都是这个时代赋予热泵技术的发展方向。我国对能源的节约和新能源的利用一直是长期以来的发展战略，热泵技术在钢铁冶金行业中的应用可以有效的缓解对一次性能源的依赖和能源浪费。为我国的能源节约和新能源利用事业做出了贡献。通过对热泵技术进行研究和发展，我国钢铁冶金行业会得到进一步的发展。

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作者简介 ： 杨志杰，男，1982年出生，2005年毕业于东北大学冶金工程专业。现为 山东钢铁股份有限公司莱芜分公司技术中心高级工程师，主要从事海洋工程用型钢新产品、新工艺技术开发工作。