高炉冲渣水余热回收的利用技术分析

高文涛

（新兴铸管股份有限公司动控部， 河北 定州 056300）

引言

随着人们对能源不断的开发、应用，能源已成为促进社会经济发展的非常重要的因素之一。我国是能源大国，能源资源的占比位居世界第二，但人均的能源储量还不到世界平均水平的1/2，因此总体来说目前我国人均的能源占有量还是处于一个比较落后的状态，与发达国家相比还有比较大的差距，在能源的利用率方面我国也远远不如发达国家[1]。为了缩小以上差距，我国现阶段的主要任务是要节约能源并最大程度地提升能源的利用率。

1 浴池用水

1.1 工艺的可行性

第一，高炉冲渣水的水温一般在70℃左右，而浴池用水的水温一般在41℃左右，因此使用换热器就能够非常容易地将高炉冲渣的水温转化为浴池用水的水温。第二，由于冬季采暖的有关管道一般已经铺设到厂区和居民区，因此热水输送的管道路径的选择和工程测量这些步骤都可以省略，热水输送这个过程非常方便。因为热水的输送量不大，且热水管道也能够直接架到采暖的回水管道上，这样就可以很大程度上减少对钢材的消耗。第三，水力冲渣系统一般都会设有热水井，在其内部可以对安装的换热器进行没有数量、形状限制的设计。第四，水力冲渣系统有着非常充足的水源，可以使水即使在没有加压的情况下也能够经过换热器进行换热再进入到蓄水池中，更加经济地实现换热这个过程[2]。

1.2 工艺流程

浴池用水这个工艺主要是让热水经过换热器，使水流动换热，再对经过加热后的浴室用水进行使用。换热器的结构采用的是U型墙的排管结构。浴池用水这个工艺的流程如图1所示：

图1 浴池用水工艺流程示意图

如果需要热水，打开给水的水截门1，让水能够通过自身的管网压力以1 m/s的速度通过换热器进行加热，之后从蓄水池的下部进入到蓄水池之中。水的温度可以通过给水量的大小进行调节，进入到蓄水池中的热水主要是用两台热水泵进行输送。如果用户不需要供水，就可以首先在蓄水池中蓄满水，将给水的水截门1关闭，之后打开蓄水池的水截门2。这个时候蓄水池中上、下两个进水管就可以和换热器以及蓄水池构成闭路，从而自然、循环地进行加热，而蓄水池中的水温会由于时间的增加越来越高，因此用户需要用水时就能够得到较平时更大的供热量。

2 余热发电

2.1 工艺的可行性

第一，高炉冲渣水的水温相对来说比较稳定，整个工艺的运行也比较容易。第二，高炉冲渣水的水量非常大，对应的热容量非常大，而能够回收的能量也非常大。第三，一般来说，在钢铁企业中整个高炉冲渣水的输送和存储系统比较完整，且对比蒸汽发电其投资要更小。

2.2 工艺流程

天津大学针对高炉冲渣水的余热发电技术进行了研究，并针对高炉冲渣水具有的流量大、温度低的特点，提出一种利用高炉冲渣水的余热进行发电的方案。这个方案的系统循环工质选择的是R600，且使用的是双循环的流程设计。整个方案的基本原理是将钢铁厂中排出的85℃左右的高炉冲渣水经过沉淀、除杂等预处理之后使其进入到经过特殊设计的换热器，并在这个换热器中使热量传递给系统循环工质，至此高炉冲渣水的温度将降低到50℃左右，再将其送到高炉备用，在这个过程中对余热进行了一定的回收。系统循环工质在经过换热器后会吸收热量从而形成80℃左右的过热蒸汽，之后过热蒸汽会进入气轮机中进行膨胀做功，从而可以使发电机转动，并对外输出电能。

做功之后的系统循环工质会变成低压的过热蒸汽，其在进入到冷凝器之后会放出热量，从而形成低压、低温的液体工质，之后再由工质泵将其送入到热交换器再次进行吸热，变成过热的蒸气推动气轮机膨胀做功。在这个循环的过程中，热水当中的热量会被不断提取，进而生成更加高品位的电能。

3 采暖用水

3.1 工艺的可行性

高炉冲渣水经过渣池的沉淀作用之后依然会有许多炉渣杂质，没有办法满足采暖水质的相关要求，因此需要对冲渣水经过过滤处理后才能使其进入到采暖系统。采暖的循环水泵需要使用热水泵，一个使用一个备用，在采暖的吸水池中水温一般可以达到70℃以上，当室外的温度升高时其内水的温度也会升高，因此采暖的供水温度一般取值在70～80℃之间，供回水之间的温差为10℃，如果采暖期时室外的温度比较低，那么就需要在采暖的吸水池补充适量的蒸汽从而使供水的温度提高。

3.2 工艺流程

高炉冲渣的成分主要有氧化钙、二氧化硅、氧化镁、三氧化二铝以及氧化铁，其整体的pH值比7要大，显碱性。冲渣水中的高炉冲渣杂质主要以悬浮物或者是固体颗粒这样的形式存在，而换热采暖过程中水是主要的介质，如果不及时、有效地处理水中的杂质，日积月累这些杂质就会堵塞采暖系统中的散热器、阀门以及管道部分。综合以上所述，考虑水质的处理是非常必要的。

在高炉冲渣水进入到沉淀池之后，会流经由钢丝网、鹅卵石以及水渣通过按级匹配组成的过滤层，再渗入到清水池中，通过这样一个过程将高炉冲渣水中的大部分杂质清除。当高炉冲渣水进入到清水池之后，使用型号为ISR200-150-400的2台型泵将其送入到供暖管道之中。这个时候虽然高炉冲渣水从表面上来看已经变澄清，但实际上水中依然含有非常多微小的悬浮物。为此在将高炉冲渣水送入到采暖的主管道之前，需要首先将其送入2台自动的清洗过滤器，有效地对高炉冲渣水中含有的微小的悬浮物进行清除，从而确保管路的畅通度以及采暖用水的清洁度。

通过对以上的3种高炉冲渣余热回收的技术进行比较，我们认为采暖用水这一技术是最为优越的，其具有投资少、见效快且设备简单等优点，这是另外两种方式没办法比拟的。使用余热发电这一技术可以非常有效地对余热资源进行回收，使我国目前用水、用电形势比较紧张的情况得到改善。综合来看，我们需要从多方面、多渠道对高炉冲渣水的余热回收技术进行研究以及创新，使高炉冲渣水的余热可以得到更加有效的利用。