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3冷床余热回收技术的展望
冷床余热回收方面虽然已经开展了一些研究,但这部分余热回收后直接用于发电,还鲜有报道。单纯的从余热的利用形式看,余热的动力回收中,将热能转变为电能是利用方式中价值最高的,再者,由于冷床热源存在由高到低逐步递减的特点,故冷床余热发电技术,也是一项值得深入研究的技术。目前,研究最多且在其他领域成功应用的发电技术主要有以下两种技术。
3.1半导体温差发电技术
半导体温差发电技术,是一种利用两种不同类型半导体两端存在一定的温差就可以产生电能的绿色环保的发电技术,近年来,热电材料的成本下降,使得热电技术不仅仅只局限于航天等尖端领域,也逐渐成为低品位热能回收利用的一个主要途径之一[10]。英国威尔士大学和日本大阪大学[11]联合研究了钢铁厂和垃圾焚烧厂的废弃余热发电的项目。张鹏[12]等计算了热电发电用于工业余热的成本,表明其1.76年发电成本就相当于目前工业用电,而工业余热利用产生的环境效益更是不可估量。温差发电技术示意图如图7所示。
3.2朗肯循环发电技术
朗肯循环作为一种简单的蒸汽动力循环,是一种能将热能转化为高品位的电能或机械能的装置。这种技术在很多工业领域的废气余热回收中已经得到普遍使用。朗肯循环的余热回收系统主要包括蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵四个部分。朗肯循环原理图如图8所示。工质的选择也多样性,可以以水作为工质,也可采用有机物作为工质。工质在循环中流动,将热能转化为机械能。通常,热源与环境因素决定具体工质的选择[13]。相对于其他余热回收技术,朗肯循环技术是一项极具发展潜力的余热回收技术,适应性好,安全性高,效率较高,所以越来越受到大家的关注,但也存在结构相对复杂,设备加工困难的缺点。
结语
冷床作为钢铁业非常重要的一道工序,其余热利用有着显著的节能效果,对生产企业来讲,这部分能源的回收不仅有着可观的经济效益,而且还可以改善工作环境。至今对其余热的回收技术研究寥寥无几,尚无成熟应用的回收技术,可以根据冷床热源特点按级分段回收,采用适合冷床余热回收的温差发电技术、有机工质朗肯循环发电技术等,达到能尽其用。总之,冷床余热利用潜力巨大,加快冷床余热回收利用技术的研发任重道远。
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