高炉冲渣水余热用于加热除氧凝结水的探索

曹志军　陈学宾

摘 要：分析了某钢厂冲渣水余热生产现状和除氧器凝结水加热过热过程消耗蒸汽情况，结合余热损失和蒸汽消耗情况，制定了将冲渣水余热用于除氧器凝结水加热，以降低蒸汽消耗的技术方案。通过测算，该方案具有较好的经济效益和社会、环保效益。

关键词：冲渣水余热；余热回收；凝结水；加热

1 前言

某钢厂两座高炉共用一个渣池，高炉炉容均为1080m3，现渣池平均水温95～100℃，其热量没有回收利用，大量熱量白白散失。而距离高炉不远的鼓风机站汽轮机凝结水却因为需要除氧而不得不消耗高品位蒸汽资源。如果能够利用冲渣水余热用于加热除氧凝结水，使凝结水水温由40℃提升至70℃以上，那么不仅回收大量余热，同时节省蒸汽。

2 冲渣水余热分析

高炉冲渣方采用直接水冲渣法，炉渣在水淬过程中，产生大量的蒸汽，浪费了大量的工业水。一般渣水比为1：8～1：10，每吨渣新水消耗量为0.8～1.2吨，液态炉渣比热容为0.32kcal/kg·℃，因此 1吨炉渣的总焓热约1.6～1.8GJ，这些热能一部分被冲渣水带走，一部分产生蒸汽排放掉，还有一部分炉渣散失的热量。根据工程经验，只有冲渣水热量蓄积在渣池水中循环使用，进行余热回收利用难度较低，其他部分回收难度大，而且需对冲渣系统改造，所以暂不考虑该部分余热回收。

根据现场实测以及经验计算两座高炉冲渣水带走热量为153000kcal、冲渣蒸汽带走热量为291800kcal、冲渣总热散失为444800kcal。冲渣水占总热损失的：153000/444800*100%=34%，按照冲渣水实际测算结合经验数据，冲渣水占总损失40%左右，在正常范围内。两座高炉日产炉渣2663.4吨，通过换热器将其从95℃降为75℃所回收的余热为：Qw =Q-H×24×3600 /1000000=2663.4×153000×4.18/1000000-698.9×24×3600/1000000=1643GJ，折合高炉冲渣水供热能力为：19.02MW。高炉冲渣水余热回收后余热总供热能力19.02MW。可以将500m3/h水，由40℃提温到74℃。

3 冲渣水余热回收方案

根据近几年冲渣水余热利用的实际经验，冲渣水余热利用系统采用物理过滤方式的过滤器过滤冲渣水，为了避开水质处理的问题，通过间接换热的方式较为普遍。受冲渣水水质较差影响，直接与凝结水换热一旦泄漏会严重威胁锅炉以及汽轮机等设备安全，因此为尽可能避免水质泄漏污染，拟通过三级换热进行余热回收。通过余热回收系统控制冲渣水量和余热回收，将冲渣池水温降稳定在95℃左右。经过冲渣水换热器将一次冲渣水供回水温度控制在95/78℃；设置二次水板式换热器，二次侧水温控制在77/72℃；三次侧为冷凝水（锅炉供水）经板换提温供回水温度设置40/71℃。

3.1 方案描述

如图1是为本方案设计的两级换热系统图。

3.2 设计参数选定

冲渣水换热器选择：按照计算的输出负荷19.02MW，供回水温度95/78℃，循环泵水流量：963.5m3/h；

二次水循环泵、板式换热器选择：二次水流量3210m3/h，供回水温度77/72℃，水泵选择流量1600m3/h，两用一备，板式换热器功率：18.6MW（换热器效率取98%）；

三次侧水水泵选择：三次水流量500m3/h，供回水设计71/40℃，给冷凝水提温31℃左右。

4 节能效益

按照三次水供回水设计71/40℃，设计温差T=31℃，设计流量：Q=500m3/h，余热有效输出负荷：P=C*M*T/3600=4.18*500*31/3600=18MW。因冷凝水供除氧器，需蒸汽提温至104℃，因此，节约的热耗即节约蒸汽量：18MW/0.7MW/吨=25.7吨/h。按照年运行330天，吨蒸汽内部价80元/吨，计算年毛利润：80元/吨*330*24*25.7 t/h =1628.3万元。

5 结论

高炉冲渣水余热用于加热除氧凝结水是可行的，该方案不仅能够大幅降低蒸汽消耗，而且回收大量冲渣水余热，同时减轻了冲渣水蒸汽对附近设备腐蚀，提高了冲渣泵运行稳定性。此外，该方案与目前冲渣水余热用于采暖的方式相较具有全年运行，节能效益大的特点。

参考文献

[1]刘森.高炉冲渣水加热电厂冷凝水或补水的系统，CN203384962U[P].2014.

[2]程云，李菊香.高炉冲渣水余热回收的可行性研究[J].低温与超导，2010，38（3）：78-80.