高炉冲渣水余热利用三联供技术探讨

摘 要：高炉冲渣水富有大量的余热，回收高炉冲渣水的余热用于生活或生产具有重要的意义。针对高炉冲渣水的余热回收利用形式，提出了高炉冲渣水余热用于采暖、制冷及脱湿鼓风的三联供技术，并探讨了高炉冲渣水余热回收过程中存在的关键技术难点。

关键词：冲渣水；三联供；余热利用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.028

0 前言

鋼铁企业是能源消耗大户，而原有的粗放型生产，存在很大的能源浪费。近几年，钢铁行业产能过剩严重，各钢铁企业都在努力采取节能降耗措施，以求降低生产成本，增加经济效益。因此，企业能源的优化利用，尤其是二次能源的有效利用显得十分重要。

高炉冲渣水是水力冲渣将高炉炉渣（～1400℃）冷却后经渣水分离后的水，温度为60～90℃，冷却的炉渣用于建筑材料，冲渣水却是通过冷却后循环利用，而冲渣水携带的大量余热却在冷却的过程中浪费，同时对环境也造成了污染[1-2]。

目前，对冲渣水余热的回收利用主要是：利用冲渣水采暖或加热洗浴用水；冲渣水余热发电。冲渣水余热发电无疑是一种最有价值的研发方向，但其技术要求相当高、效率提升有限，目前还处于研究阶段。而利用冲渣水采暖或作浴池用水，已被一些钢厂采纳使用，并带来一定的经济效益[3]。

有些企业较早就开展了对高炉冲渣水余热利用的研究与试验，基本都是将冲渣水用于采暖系统或作浴池用水，应用较为单一，且在非采暖季能源依然存在浪费，利用率低，没有能够实现能源的全年利用。

另一方面，在高湿地区，高炉鼓风含湿量高，从风口进入炉内时吸收热量，既增加了能耗，又影响了铁的产量，尤其是在南方及沿海地区的夏季[4]。而脱湿鼓风则可以减少水分吸热、提高风口前的理论燃烧温度，又可以降低焦比，稳定铁水质量。故高炉脱湿鼓风已经成为降低高炉燃料比的重要措施之一[4-5]。

1 “三联供”工艺流程

为实现高炉冲渣水余热全年高效利用，提出高炉冲渣水余热利用三联供技术。其主要思路：将冲渣水进行处理之后，用于采暖系统，这一点与传统的应用相同，但在非采暖季（尤其是高湿地区），可以用于高炉脱湿鼓风系统，同时，空调季节可以用于中央空调系统。一方面实现了余热的全年利用，同时，脱湿鼓风可以降低焦比，改善高炉冶炼环境，实现节能减排，具有较高的经济效益和社会效益。

三联供工艺流程如下：

（1）供热工况。冬季制取热水用于采暖、深度水处理原水加热、提供生活热水。其工艺流程可以分为两个循环：一是冲渣水循环系统，冬季高炉冲渣水经过专用过滤器净化送入冲渣水专用板式换热器，冲渣水通过专用换热器加热由采暖回水，降温后的冲渣水回到冲渣水池再次用于冷却高炉炉渣。二是采暖系统，采暖水在室内采暖设施放热后进入板式换热器，被高温的冲渣水加热后回到室内，如此循环。流程见下图：

（2）制冷、脱湿工况。夏季制取的冷冻水主要用于空调和高炉鼓风除湿，同时提供生活热水。其工艺流程可分为3个循环：一是冲渣水循环系统，夏季高炉冲渣水经过专用过滤器净化送入冲渣水专用板式换热器，通过专用换热器被加热的水进入吸收式制冷机组发生器作热源，降温后的冲渣水回到冲渣水池再次用于冷却高炉炉渣。二是热水吸收式制冷机组发生器热源循环，被高炉冲渣水加热后的循环水进入吸收式制冷机组发生器提供热量，使二元溶液中制冷剂大量气化为高压高温气态制冷剂。失去热量的热水返回高炉冲渣水专用换热器继续冷却冲渣水。三是冷冻水循环，在空调末端或鼓风脱湿装置表冷器吸热后的冷冻回水进入吸收式制冷机组蒸发器内放热，温度降低，然后通过冷冻水泵返回空调末端或鼓风脱湿表冷器。此外，冷却塔产生的冷却水用于冷却吸收式制冷机组内吸收器和冷凝器的热量，完成制冷系统循环。采用制冷系统进行脱湿，工艺简单，脱湿能力较大，可使湿空气的含湿量降至6～8mg/m?[6]。见下图：

2 技术难点

高炉冲渣水余热回收已有多年应用，但由于高炉冲渣水的固有特点，使冲渣水在利用过程中仍然存在较多技术问题。

高炉冲渣水低温余热的特点是：（1）流量大，但总体温度较低，且不稳定；设计时换热器面积大，效率低，尤其是对于制冷工况时，制冷效率低，经济性有影响。（2）硬度高、易结垢；造成建设成本和运行成本的提升。（3）水质差、水中含有大量悬浮杂质，主要为渣粒、絮状物等渣棉类物质，极易板结，堵塞管道及设备；需要对水进行处理，且能够完全解决水质问题需要复杂的工艺流程，不经济也不合理。（4）冲渣水中含有大量的SO42-、Cl-等成分，对普通钢材具有一定腐蚀性。这就给冲渣水的利用带来了诸如管道设备容易结垢、堵塞、腐蚀、余热的稳定性等问题。我们在三联供技术中也需要解决这些问题。

3 结束语

高炉冲渣水余热资源充足，如果解决了诸如堵塞、腐蚀等问题，很大程度上扩大高炉冲渣水余热利用的范围，余热的三联供方式为余热回收利用提供了一种新的应用方式，有着广阔的应用前景。不仅可以全面提高能源利用效率，减少大气污染，降低运行成本，提高企业效益，社会和经济效益显著，是节能减排的非常优秀的应用实例。

参考文献：

[1]王军根.高炉冲渣水的余热利用[J].工业用水与废水，2008，39（02）：56-57.

[2]耿春景，李汛，朱强.高炉冲渣水发电项目的可行性研究[J]. 节能技术，2005，23（03）：228-231.

[3]刘杰，罗军杰.高炉冲渣水专用换热器的应用[J].节能，2012， 31（06）：59-62.

[4]侯兴，周福功，张孟一.锰铁高炉脱湿鼓风生产实践及效果分析[J].铁合金，2005，36（03）：11-13.

[5]方大高炉脱湿鼓风方案11.15[J].

[6]徐修青.3200m-3高炉脱湿鼓风系统的应用[J].梅山科技，2010（06）：7-9.

作者简介：刘起（1985-），男，山东济宁人，硕士，工程师。