高炉冲渣水余热供暖工程实例

文 _ 刘树青 天津天铁冶金集团有限公司 河北涉县天津铁厂

高炉炼铁产生60～95℃冲渣水，蕴含了巨大热量。如果估算我国北方地区全年铁产量为3.5亿t，其高炉冲渣水余热全部回收用于供暖，则每年回收热量相当于节约标准煤400～600万t，不仅节能空间巨大，而且对于减少环境污染同样意义巨大。然而，由于冲渣水含有大量固体颗粒、悬浮物并具有腐蚀性，直接供暖或间接换热供暖会在管道、暖气片或换热器发生淤积、堵塞和腐蚀，因此长期以来冲渣水余热没有被全面、有效地回收利用。

本文通过对天铁集团3#、4#高炉南冲渣余热回收供暖工程项目实施情况的介绍，为钢铁企业冲渣水余热回收、生态化的可持续发展提供了一种途径。

1 技术方案选择

高炉冲渣水蕴含了巨大热量，多年来国内众多钢铁企业在尝试冲渣水供暖，甚至二三十年前就已开始，就其技术路线归纳起来有3种：①直接供暖，将过滤或泡渣沉淀后的冲渣水直接送入用户采暖。②过滤换热供暖，过滤后的冲渣水与采暖水换热，再将采暖水送入用户采暖。③直接换热供暖，采用专用换热器，冲渣水不过滤直接与采暖水换热，将采暖水送入用户采暖。

由于冲渣水含有大量固体颗粒、悬浮物，很难彻底过滤且具有腐蚀性，因此，直接供暖方案会在管道、暖气片发生淤积、堵塞和腐蚀，已逐渐不被采用。过滤换热供暖方案解决了管道、暖气片发生淤积、堵塞和腐蚀问题，近几年许多家钢铁公司采用此方案用于实际供暖。但是由于换热器淤积、磨损问题仍然没有彻底解决，且其工艺复杂、不能全水量取热、余热不能完全利用、不能与高炉操作无缝对接，这些问题制约了其发展。直接换热供暖是近两、三年取得突破的最新技术，具有无需过滤、全水量取热特点，可以最大化回收余热，流程简单易于操作，实现了与高炉冲渣系统的无缝对接，适用于各种不同冲渣工艺。

天铁集团生活区冬季供暖大部分采用蒸汽供热，消耗大、成本高，2013年初天铁集团拟采用冲渣水余热对生活区进行供暖。通过调研比较，最终采用直接换热供暖方案，用于厂区周边30万m2生活区供暖，替代原蒸汽供暖系统。项目实施选择在3#和4#两座高炉，均为700m3高炉，采用底滤法渣处理工艺，共用南冲渣水池，3#高炉冲渣水量770m3/h、4#高炉冲渣水量645～670m3/h，冲渣频次相同。

2 工程实施

直接换热供暖方案其核心技术是采用冲渣水专用换热器，天津华赛尔经过数年研发，并在太钢进行了联合工程验证和两个冬季的实际应用试验，取得了突破性进展，研制出冲渣水专用换热器，彻底解决冲渣水的堵塞、腐蚀及磨损问题。同时针对不同冲渣工艺特点，进行了余热回收工艺流程研究，形成了完整的高炉冲渣水余热回收解决方案。

根据南冲渣现场具体情况设计了冲渣水取热工艺流程，确定冲渣水提取和返回位置，其工艺流程示意如图1。

图1

利用底滤池反冲泵提取冲渣水，进入换热单元与采暖水换热，换热后的冲渣水流入冲渣泵前的吸水池，取水量为1200～1400m3/h，与两座高炉同时冲渣时水量相当；保留底滤池与吸水池之间连通管道，保证两座高炉不同时冲渣或一座高炉休风时，不影响高炉正常操作，同时也不间断供暖。

采暖水经循环泵进入用户采暖，再进入渣水换热单元，被渣水加热。

考虑高炉休风及寒冷天气取热问题，在渣水换热单元之后，设置调峰加热单元，采用蒸汽调峰补热保证供暖。

本项目采暖水为闭式循环系统，采用软化水供暖，避免管道及散热片结垢；考虑到底滤冲渣工艺、平流池面积较大导致冲渣水温度偏低，二次水网不再设置二级换热站，采暖水直接进入住户采暖。

本工艺流程不影响原高炉运行，实现无缝切换，采暖季结束后可单独隔离余热回收系统，等采暖季到来再重新运行。

本项目整体工程包括：外网系统、采暖水循环泵房、渣水提取单元、渣水取热单元、调峰补热及凝水回收单元、定压补水单元。全部采用PLC集中控制，实现自动操作。

3 开车调试

开车调试前编制了详细的开车调试方案与应急预案，避免影响炼铁生产、杜绝余热回收系统安全隐患。

项目系统设计时已充分考虑避免对炼铁生产的影响，调试中主要考虑：①负荷稍大的电器设备变频低速启动对生产运行设施的冲击干扰。②余热回收冲渣水提取泵的备用泵同时为底滤池的反冲备用泵，在设计、调试时充分考虑了提水系统对反冲系统的干扰与互备关系，使得两个系统操作互不干扰，各自任意启动和稳定运行。

2013年10月30日该系统开始注水试车，依次进行了单元调试、控制调试、系统联合调试，最终在11月15日一次开车成功，按时为生活区供暖。

4 运行效果

本项目2013年11月15日投运后连续运行4个月，供热稳定、连续，先后经历了2座高炉运行、1座高炉运行、2座高炉停运等工况，均取得了良好的供热效果。本项目冲渣水温度按75℃设计计算，但本采暖季寒冷期只有一座高炉运行，冲渣水温度最高仅为62℃，采暖水换热后供水温度达到58.5℃，回水温度46℃左右，热端温差不超过4℃，显示了优异的换热效果，整个采暖季不需要蒸汽补热，采暖居民反应良好。

项目运行期间对炼铁生产没有任何干扰和影响，反而由于冲渣水温度降低，改善了冲渣效果，减少冲渣过程水分蒸发，节约了水资源。

供暖季结束后，打开渣水换热器检查，内部通道干净无堵塞情况，系统运行期间不需要维护，仅在采暖季结束后，对系统进行清水养护，维护简单、费用低。

据统计，4个月采暖季节约标准煤1.2万t，减少二氧化碳排放量约3.1万t，直接经济效益1000余万元。

5 结束语

天铁集团南冲渣高炉冲渣水余热回收供暖项目表明，冲渣水直接换热供暖技术，无需过滤、取热量大、操作简单、维护量小，对炼铁生产没有干扰和影响，技术优势明显，环境效益、经济效益和社会效益显著。