高炉冲渣水余热回收系统改造

李文俊,赵增强

（天津天铁冶金集团有限公司，河北邯郸，056404）

高炉冲渣水余热回收系统改造

李文俊,赵增强

（天津天铁冶金集团有限公司，河北邯郸，056404）

天铁集团对高炉冲渣水系统进行改造，将高炉冲渣水的余热用于冬季供暖,取得了很好的余热利用节约能源的效果。

冲渣水;余热回收;换热器;冬季供暖

1 前言

高炉炼铁过程中产生的熔渣经水淬后产生大量70～80℃冲渣水，具有大量余热，然而由于其成分复杂，含有较多矿物纤维和固体颗粒等杂质，这些杂质会使采暖系统中的管道、阀门、散热器发生大面积淤积、堵塞，导致余热难以回收利用,一直是作为一种低温废热源。天铁集团第一炼铁厂3#、4#两座700 m3高炉冲渣水系统为了充分利用冲渣水中的余热而进行改造，增加了冲渣水换热系统，使冲渣水余热用于冬季供暖，取代之前所采用的蒸汽供暖系统，降低了能源损耗。

2 概述

（1）第一炼铁厂3#、4#高炉均为700 m3高炉，采用底滤法渣处理工艺，共用南冲渣水池；3#冲渣水量770 m3/h左右、4#冲渣水670 m3/h，冲渣泵抽水池温度55～65℃（冬季）。

（2）冲渣水可回收热量与可供暖面积：

南冲渣水池可回收热负荷按冲渣水1200 m3/h、取热温度60℃、取热后温度55℃计算后为2.16× 107kcal/h；采暖热指标按80 w/m2计算，南冲渣水池可供采暖面积为30万m2。根据现场条件及工况水平，高炉冲渣水换热系统设计冲渣水水量为1200 m3/h，温度55～65℃，采暖水供水温度65℃，回水温度50℃，对应水量1467 m3/h。

3 高炉冲渣水换热系统

高炉冲渣水换热系统包括冲渣水取热单元、冲渣水换热单元、调升加热单元及采暖水补水单元，该系统简易流程如下：高炉炼铁过程中产生的熔渣经水淬后产生大量冲渣水，冲渣水经底滤池沉淀过滤后进入“高炉冲渣水余热回收冬季供暖系统换热单元”，冲渣水通过冲渣水专用换热器后将余热传递给循环水，使循环水的温度升高，循环水经过调峰加热单元后温度进一步升高，直至符合供暖需求；另外该系统中还增加了采暖水补水单元。高炉冲渣水换热系统简易流程图见图1。

（1）冲渣水提取单元，包括耐磨泵、耐磨阀、厚壁管等。耐磨泵共两台，一开一备，作为冲渣水的提取泵，每个泵1200 m3/h，40 m扬程。提取泵与反冲系统并联。

（2）冲渣水换热单元，包括换热机组、冲渣水管道阀门及二次水站内管道阀门。

（3）调峰加热单元，包括加热机组、冷凝水收集回收及站房内管道阀门等。调峰加热单元加热负荷按总采暖热负荷的50%进行计算，在高炉检修时提供总采暖热负荷50%的热量；冲渣水取热温度低于55℃、最冷天气时，提供补热，将二次水加热至65℃。调峰加热单元最大蒸汽消耗23000 kg/h（总采暖热负荷的50%，蒸汽压力0.4 MPa）。

（4）采暖水补水单元，包括采暖水自动补水系统、水箱、过滤器及站房内管道阀门等；站房土建系统包括站房、设备基础及管架基础；电气、控制系统包括低压配电柜、控制柜及站内线路。

图1 高炉冲渣水换热系统简易流程图

4 高炉冲渣水专用换热器（全焊接板式换热器）的特点

冲渣水专用换热器作为冲渣水余热回收系统的核心，不需要过滤直接进入换热器回收余热，操作周期长、冲洗方便、结构紧凑、传热效率高。同时根据高炉的各种冲渣工艺，研究制定了相关配套取热工艺流程系统技术，形成完整的冲渣水取热技术，具有运行可靠、流程短、操作平稳、不影响原有冲渣工艺等特点。

全焊式板式换热器的换热板片是由特种不锈钢以特制模具压制而成，具有紧凑的结构设计，表面光滑不易结垢。整个板片束全部采用本体材料由氩弧焊焊接而成，板片有着独特的人字形波纹设计，可以使流体在低流速下也能实现湍流的效果，传热效率高，解决了冲渣水淤积、堵塞及腐蚀的问题。全焊式板式换热器不采用任何非金属密封材料，因而有较高的耐温、耐压性能。其主要优点如下：

（1）采用先进的全焊接工艺密封，也具有类似板式换热器的波纹板结构；

（2）结构紧凑，占地面积小；

（3）耐高温，耐压性能高且运行稳定可靠；

（4）传热效率高，板片表面几乎都参与了热交换；

（5）适用范围广，在苛刻条件要求下也能安全平稳运行；

以上优点决定了全焊式板式换热器具有完全取代传统管壳式换热器的优越性能，是一种高效优质的换热设备。

5 改造后效果

5.1 直接经济效益

该系统的成功应用，既充分利用了冲渣水的余热，又为公司节约了大量的蒸汽。按照冬季一个采暖季120天，每小时需提供供暖的蒸汽量46 t计算，高炉冲渣水余热回收冬季供暖系统的应用为集团公司每个采暖季节约132480 t蒸汽，这些蒸汽用于发电可产生具大的经济效益，有利于循环经济的发展。经计算核减成本后每个采暖季可产生1200余万元经济效益。经济效益计算如下：

①蒸汽价格为110元/吨。效益小计：46t×24h× 120天×110元/t=1457.28万元；

②设备成本1200万元，折旧期为5年，每年折旧费为1200÷5=240万元；

③土建及钢结构成本150万元，折旧期为10年，每年折旧费为150÷10=15万元；

④一个采暖季经济效益：1457.28-240-15= 1202.28万元。

5.2 间接经济效益

高炉冲渣水余热回收系统运行后，由于冲渣水水温的降低，渣池内的浮渣减少，有利于渣的沉淀，过滤池内的渣量减少，延长了渣池定修清理工作和反冲泵的反冲时间，节约了大量的人力、材料及设备资源，有利于更好地进行高炉生产与维护。

同时该系统的成功应用，减少了蒸汽的使用量，间接减少了标煤的使用，减少了对环境的污染，取得了广泛的社会效益。

5.3 改造效果

经过1个采暖季的运行，该系统运行平稳，生活区室内热环境指标能达到国家标准要求，而且同之前所采取的蒸汽供热系统相比较，室内环境湿度适中，取热效果显著，得到了生活区居民的一致好评。

6 结束语

高炉冲渣水余热回收冬季供暖系统解决了钢铁企业高炉冲渣水余热回收难的问题，不仅充分利用了冲渣水的余热，为企业节约了大量蒸汽能源，产生良好的经济效益，而且没有废水废渣排放，是一个零排放的节能减排系统，取得了广泛的社会效益，有利于循环经济更好的发展。

Transformation of Waste Heat Recovery System for Blast Furnace Slag W ashing W ater

Li Wenjun,Zhao Zengqiang
(Tianjin Tiantie Metallurgy Group,Handan,Hebei 056404,China)

Tiantie Group transformed its blast furnace slag washing water system to recover the waste heat from the slag washing water for winter heating,which has made good effect of waste heat utilization and energy saving.

slag washing water;waste heat recovery;heat exchanger;winter heating

TK115

B

1006-6764（2015）08-0057-02

2015-03-04

李文俊（1986-），男，工程师，2008年毕业于内蒙古科技大学建筑环境与设备工程专业，现从事高炉方面的管理技术工作。