太钢高炉冲渣水余热回用于市政供热的探讨

王 利 平

(太原钢铁(集团)有限公司，山西 太原 030003)



太钢高炉冲渣水余热回用于市政供热的探讨

王 利 平

(太原钢铁(集团)有限公司，山西 太原 030003)

论述了高炉冲渣水余热回收的优越性和存在的技术难题，结合工程实例，介绍了高炉冲渣水回收改造的主要内容，并探讨了冲渣水系统的设计参数，指出高炉冲渣水余热采暖取得了供热与节能的效果。

高炉冲渣水，余热回收，供热，换热器

0 引言

20世纪90年代，太钢已经开始注重开发利用各种余热资源并用于市政集中供热，比如焦化冷却煤气的循环冷却水余热和锻钢汽锤乏汽等余热均回收用于集中供热。 近年来，按照山西省政府和太原市政府对太原市集中供热全覆盖工作的要求，太钢必须承担其周边生活区集中供热的任务。同时要求，既要保证集中供热的人员供应，又不得增加热源生产过程中的污染物排放。因此增加的集中供热面积就只能依靠开发或利用余热资源。至此，高炉冲渣水的余热，很快成为太钢人解决冬季集中供热的可利用热源。2013年，太钢积极与国内专门研究高炉冲渣水换热的设备厂家合作，率先将五号高炉冲渣水系统进行了冬季集中供热的改造；2014年又实施了三号高炉和六号高炉冲渣水回收利用工程，并对部分供热管网进行优化。

1 高炉冲渣水余热回收的优越性和存在的技术难题

1.1 高炉冲渣水余热回收的优越性

目前国内采用最多的高炉渣处理方法主要有三种：底滤法、拉萨法和因巴法。太钢高炉渣处理大部分采用因巴法。为了降低高炉冲渣水的温度以使其循环使用、减少排放，处理系统中需要配备冲渣水—空气冷却塔、鼓风机等设备。大量冲渣水需要在冷却塔中由空气降温，既没有回收其余热，又多消耗了动力，同时仍然有较大量的水排放，浪费了能源，污染了环境，还需要对冲渣水不断补充新鲜水。本文总结的高炉冲渣水余热回收方案首先解决了上述处理方法的弊端，不仅节能减排，减少炼铁工艺过程的水资源消耗，而且还可获得高品位的热能，同时还有助于改善高炉周围的环境状况，减少工业水的热污染，减轻冶金厂区的热岛效应。

1.2 高炉冲渣水余热回收的技术难题

以往的高炉冲渣水，也被简单地用作供热采暖热水或为其换热，但由于冲渣水的特性，导致换热设备和热网管道容易腐蚀、结垢或渣堵，影响冲渣水降温；采暖系统经常被迫停运检修，影响正常供热。因此冲渣水余热回收存在以下技术难题：

1)渣棉、渣粒堵塞换热器角孔和流道；

2)硅酸盐结垢体和二氧化硅结晶体沉积在换热器表面影响换热；

3)坚硬渣粒高速流动对换热器表面造成严重磨损；

4)冲渣水对换热器有极强的腐蚀性。

根据以上冲渣水的特性和余热回收技术难题，实现冲渣水的余热回收，换热器是关键，而且必须具有以下特性：

1)保证冲渣水的畅通低速流动；

2)防止冲渣水的腐蚀、结垢和渣堵；

3)具有高效的传热特性和快速传热响应；

4)能适应低温差的传热工况。

太钢多年来一直不断研究和探索高炉冲渣水的余热回收利用，终于在2013年与天津华赛尔传热设备有限公司完成技术合作，研发出具有国家专利技术、专用于高炉冲渣水系统的换热器，解决了冲渣水换热方面的主要问题，而且也攻克了冲渣水余热回收的上述技术难题。

2 高炉冲渣水回收及改造主要内容

下面重点以三号高炉和六号高炉冲渣水回收利用工程为例，总结高炉冲渣水余热回收的实施过程。

三号高炉和六号高炉冲渣水余热回收利用之前，部分周边宿舍区(如太钢厂区以东的宿舍区)采暖是太钢厂区输出的蒸汽经换热后供热的。三号高炉和六号高炉冲渣水余热回收后，可替代一部分热源，减少蒸汽消耗。因此，该项冲渣水余热回收改造，除新增两个高炉冲渣水的换热系统外，还需对相应一次热网进行改造，并将原蒸汽换热站改为冲渣水余热换热系统的补热系统。具体改造内容如下。

2.1 三高炉冲渣水回收系统

1)在水渣东侧新建渣水换热站，包含4台渣水换热器；

2)敷设原渣水系统与渣水换热站间连接的渣水管道；

3)架空敷设冲渣水换热站与热网回水管道连接的配套管道，φ630×10螺旋卷焊管300 m;

4)配套渣水切换控制系统。

2.2 六高炉冲渣水回收系统

1)在东西水渣新建渣水换热站2座，每座包含6台渣水换热器；

2)敷设原渣水系统与渣水换热站间连接的渣水管道；

3)架空敷设冲渣水换热站与热网回水管道连接的配套管道，φ820×10螺旋卷焊管400 m；

4)配套渣水切换控制系统。

2.3 调峰补热系统

利用能源动力总厂旧热网站进行改造：

1)将现有6台循环泵更换为3台高扬程变频热网循环泵；

2)热网疏水泵及补水泵进行变频改造；

3)原有2台旧热网加热器换热管束全部更换；

4)对电气及控制系统改造；

5)配套φ529蒸汽管道150 m、新增及改造φ820循环水管道200 m、新增热网疏水管道20 m。

2.4 冲渣水系统与焦化余热系统管道联通

在自建四换热站前将冲渣水系统热网管道与原有焦化系统热网管道联通，需架空敷设φ1 020×10螺旋卷焊管440 m,φ630×10螺旋卷焊管440 m。

2.5 工程概况

该项目总投资为5 700万元。2014年5月开工,2014年11月初完工投产运行。

3 冲渣水系统相关参数

1)三高炉取热设计冲渣水循环量1 500 m3/h，温度75 ℃/55 ℃，取热效率按80%计算，可回收热负荷28 MW。

2)六高炉取热设计冲渣水循环量2 400 m3/h，温度85 ℃/55 ℃，

因取热过程在东西两侧进行，取热效率按50%进行计算，可回收热负荷42 MW。

3)冲渣水余热回收工艺流程：来自水冲渣系统上塔泵的高温冲渣水经渣水换热器上部接口进入换热器内进行热交换，换热后由渣水换热器下部接口流入冷水池，再通过高炉冲渣水供水泵进入高炉冲渣口冲渣后循环使用。采暖水系统，来自外部的采暖回水经除污器、流量调节阀后从冲渣水换热器下部进入换热器换热后，从上部流出，进入循环水泵升压，根据实际情况在调峰补热站内补热后供给厂外用户(见图1)。

4)回收热量和增加的供热面积：采暖季余热回收量为91.325万 GJ，折合标准煤约3.117万 t。每年可减少排放二氧化硫约865 t，烟粉尘约1 730 t。

该项目实施后在供暖期加上蒸汽调峰供热面积可达到400万 m2。

4 结语

该余热回收系统自2014年11月投运以来，已完成了两个采暖季的供热任务。经过较长时间的运行调整与摸索，目前该系统不但较好地承担了相应采暖区域的供热，同时也安全经济地保证了高炉冲渣的冷却，并取得了上述余热量回收和二氧化硫、烟粉尘减排的良好成绩。

高炉冲渣水的余热采暖，其换热设备已由设备厂家申请了国家专利；而该系统的设计，正由太钢工程技术有限公司作为其成功业绩在国内同类系统中进行推广和应用。

On the waste heat recovery of TISCO blast furnace slag flushing water applied for municipal heating

Wang Liping

(TISCO，Taiyuan030003,China)

This paper discussed the advantages and existing technical problems in blast furnace slag flushing water heat recovery, combining with the engineering example, introduced the main contents of blast furnace slag flushing water recycling transformation, and discussed the design parameters of blast furnace slag flushing water system, pointed out that the blast furnace slag flushing water heat recovery heating achieved heating and energy saving effect.

blast furnace slag flushing water, waste heat recovery, heat supply, heat exchanger

1009-6825(2017)07-0118-02

2016-12-15

王利平(1961- )，男，工程师

TU995

A