热镀锌热能综合利用对效益的影响1205

热能综合利用对热镀锌效益和环境的影响

河北卓亿环保设备有限公司， 065600

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摘要：在热镀锌过程中需要消耗大量热量，这些热量的消耗主要包括加热工件需要的热量，消耗的锌熔化、升温需要的热量，锌液面散热，热炉墙外壁散热所需热量。而提供热量的能源一般采用煤炭、石油、电、天然气等。本文介绍了以天然气为能源，对热镀锌生产过程中热量需求、热量综合利用进行了分析，提出了降低燃料消耗，提高热能的利用率，创造效益的有效方法。

关键词：热浸锌热量消耗热量综合利用环境

企业要创造效益才有发展，效益最大化始终是企业追求的目标，但以牺牲环境作为企业追求效益的做法是不可行的，是国家发展和政策不允的，只有依靠技术创新，节能降耗，循环经济，能源综合利用等方式来创造效益，才是现代企业永恒的追求。在这里，就热能综合利用对热镀锌效益和环境的影响做一分析和研究。

热镀锌生产工艺中将锌加热融化过程和镀锌过程中需要消耗大量热能，提供热能的能源材料我们一般采用煤炭、石油、电、天然气等，随着环境对排放的限制，我们越来越多的采用清洁能源电能、天热气等，无轮使用那种能源都要产生热量损耗，提高有效热能利用率就能减少能源消耗，能源材料的消耗直接影响着企业的生产成本，因此，降低燃料消耗，提高热能的利用率，成为节约成本降低消耗，创造效益的关键。

下面就以以天然气为能源，研究热镀锌加热工艺过程热效率现状。按日产量100吨钢结构件企业做一分析，有效热量：生产100吨钢结构件需要热量约23716000 kJ ，即将工件从常温状态（按25°c计算）加热到生产状态（按440°c计算，）需要燃料天燃气708Nm3（天然气/立方米/ 8000大卡) ，电6740 度。（天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡，1千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=4.1868千焦（kJ），所以每立方米燃烧热值为33494.4—35587.8KJ。而1度=1kW*h=3.6*10^6J=3.6*10^3KJ。即每立方燃烧热值相当于9.3—9.88度电产生的热能，3.83<1.07*9.3 OR 9.88）。一般企业日产100吨钢结构件实际消耗量天然气为2330Nm3（生产一吨工件消耗天燃气23.3Nm3），热量为81050900 kJ，电22834 度。因此分析得出一个结论，热镀锌企业生产热效率一般在30 %范围内。不难看出，热镀锌加热炉的热效率很低。那热能消耗到哪了？能不能进行有效回收利用？如何回收利用？利用率达到多少？经济效益、环保效益有多大？这些问题成为我们研究的重点。

现在看一下热能消耗：

第一，有效热能，生产所需要的热能，生产100吨工件需要消耗热量23716000kJ，相当于需要燃料天燃气708Nm3。

第二，无效热能。无效热能有下面三种：

第一种是锌液表面散发的热能。这种热能因为热镀锌生产工艺原因很难收集，这一部分损失的热能为18057600 kJ ，相当于每天消耗539Nm3天燃气，占热能消耗的23 %。

第二种是炉体、烟道消耗的热能。现在一般企业采用耐火砖和普通耐火保温材料，这些材料保温效果都不理想，材料本身即能吸热也能散热，保温材料导热系数越高，散热越多，热能损失越多，烟道消耗的热能和炉体是一样的原理，大多数企业尾气排放的温度一般在150°c-200°c之间，由此可以计算出烟道、炉体损失的热能占热能消耗的30%左右，相当于需要消耗天燃气708Nm3，和生产100吨工件需要的热能基本相当。

第三种是尾气排放的热能。尾气排放的热能站热能消耗的17%左右，相当于需要消耗天燃气396Nm3。可以看到无效热能基本上排放到空气中了。无效热能损失的热能为38093923kJ ，相当于消耗1137Nm3天燃气产生的热能，无效热能的排放不但浪费了大量资源燃料，而且增加了空气中的温室气体，污染了环境。哪些无效热能可以回收利用呢？如何回收利用呢？因此如何有效减少热能损失，提高热能的利用率，进行有效的热能回收利用成为我们研发的方向和目标。

减少散热，有效回收热能：

1.锌液表面散发的热能因为热镀锌生产工艺原因很难收集，我们可以采取提高生产效率，压缩生产时间，在生产间隙和不生产时加盖保温盖，使热量散失减少，而每减少一小时生产我们就可以减少消耗22Nm3天然气。

2.在砌筑炉体时，选择保温材料导热系数越小，热能损失越少，烟道采用相同保温材料进行保温处理，我们现在大多数企业在炉体及烟道保温材料选择上没能引起重视，从而使大量的热能由此损失，因此保温材料的选择是减少炉体、烟道热能消耗的关键。

余热回收利用：将烟道和炉体做好保温是防止热能散失的关键，这样就可以将散失的热量有效收集起来，从而实现热能的有效回收利用。那么如何实现回收利用呢？首先要知道哪里能够使用热能。在热镀锌工艺过程中提高工件镀前温度，可以减少镀锌时锌液温度的损失，从而节约能耗，因此，我们可以利用余热通过换热器加热助镀液到60°c-70°c之间，这样工件通过助镀液时温度会达到相同温度60°c-70°c之间，再通过空气换热器加热纯净空气通过烘干箱将工件加热到一定温度，因为工件表面的助镀层在过热温度（200°c以上）下会被破坏，在加热工件时将温度控制在150°c左右较为理想，经过10-12分钟就可以将工件加热到120°c-150°c左右，这样工件浸入锌液后减少了热量的损失约为6478000KJ（生产100吨工件），相当于生产100吨工件节约天燃气193Nm3。

废酸是热镀锌过程中的废弃物，排放会对环境造成严重污染，废酸的处理一直是国内外的一项技术难题，投资成本高，处理成本高，同时还会带来二次污染，废酸中的大量氯化亚铁盐不能回收循环利用，浪费了大量的资源，酸洗一吨工件可产生12-15公斤氯化亚铁盐，全国整个行业一年产生72-90万吨氯化亚铁盐（按全国一年总产量6000万吨计算）被浪费，同时造成严重环境污染。利用尾气余热通过废酸处理设备对废酸进行蒸馏回收，将废酸分解成氯化亚铁和含弱酸的蒸馏水，含弱酸的蒸馏水作为漂洗水回用，氯化亚铁作为化工原料直接出售，利用此技术，日生产100吨工件节约天燃气209Nm3左右。

通过分析可以得出这样的结论

1.通过余热利用技术和设备，利用加热工件工艺技术，全国一年可节约天然气11580万Nm3（按全国一年总产量6000万吨计算），可产生效益3.474亿元人民币。处理废酸节约天燃气12400万立方米（处理一吨废酸可利用余热1038326KJ），产生效益3.72亿元人民币（天燃气3元/立方米），这样不但节约了能源，而且减少了大量温室气体排放。

2.通过加热后的工件在浸锌过程中不会造成锌液迸溅，从而节约锌耗0.1%-0.2%（现实状况下镀锌迸溅造成的锌消耗一般在0.1%-0.2%之间），即每生产一吨工件节约锌1-2公斤。全国一年可以节约锌60000吨-120000吨（按全国一年总产量6000万吨计算），可产生效益10-20亿元人民币。

3.全国一年可产生废酸400万吨左右（按全国一年总产量6000万吨计算），按此计算，全国一年可回收水400万立方米，产生效益2000万元人民币（水费5元/立方米），回收氯化亚铁72-90万吨，产生效益1

4.4-18亿元人民币（按2000 元人民币/ 吨计算），此项技术及设备不会造成二次污染。

4.剩余热量我们通过热水换热器将热量进行吸收，热水可以作为职工洗澡或冬季取暖，利用这部分热量我们可以加热水200吨（将水从25°c加热到75°c）左右，如果一个人洗

澡需要0.5吨水，利用余热可供800人洗澡。

5.综上所述，余热综合利用技术效益巨大，我们不但可以节约大量的资源，减少了大量温室气体排放，解决了废酸的排放及处理难题，减少了环境污染。