钢铁企业高炉冲渣水余热利用技术的应用

王 鹏

（天津市节能中心 天津 300380）

引言

中国冶金行业的能源和环境问题更加突出，冶金行业对节能降耗和环境治理方面提高了重视，调整生产体系，注重绿色冶金。充分挖掘冶金企业余热回收潜力，降低成本，创造更大的经济效益、环保效益和社会效益。

1 高炉冲渣水余热利用的发展

随着我国环境保护和城市防霾力度的加大，燃煤采暖难以达到排放目标，利用废热回收技术回收低品位能源，降低工业企业能源的消耗量，节省能源投资及运行费用。

高炉冲渣水余热回收技术发展已经历了以下几个阶段：企业的生活用水→冬季采暖→提高超滤进水温度→供海水淡化。由于将高炉冲渣水用于生活用水和冬季采暖，从我国80年代初就已经实施了高炉冲渣水余热供暖工程，经过多年的不断创新工艺技术已经非常成熟。

2 高炉冲渣水余热回收的意义

高炉冲渣水作为一种低温废热源，具有温度稳定、流量大的特点，利用高炉冲渣水余热资源进行供热，可以避免建设新锅炉房，且不需煤场、灰渣场，从而减少占地面积，高炉冲渣水余热的回收技术不仅能减少能源的浪费，又能保护环境，意义十分重大。关于冲渣水余热回收利用的方式主要有供暖、发电和海水淡化三种，目前利用冲渣水余热进行供暖已经被冶金广泛的推广和使用。

2.1 高炉冲渣水余热供暖技术原理

高炉炼铁过程后产生的大量高温炉渣被炉渣池冷却，在冷却过程中可产生大量70℃-90℃的高温热水，进入渣池沉淀后，平流沉淀池进一步沉淀。降水后，水流从正常的快速滤池流向过滤，滤水进入采暖泵站的吸池，并由供水泵组加压至采暖区进行加热回收。加热回水进入反冲洗水塔和冲水泵室的吸水池，用于高炉、液压渣冲洗和普通快速过滤器的反冲洗。普通快滤池反冲洗排水排入旋风沉淀池，由提升泵提升至冲渣池冲渣，捞出沉淀。

冲渣水废热的利用的主要方式的是间壁式热交换器进行，该方法维护方便，效率高，初始投资低。如图所示，该系统的原理图表明，冲渣泵从渣池中提取高温矿渣水，并通过过滤器进入换热器进行热工利用，冷却后，炉渣水返回渣池或高炉进水换热器的低温侧可以实现不同生产和生活用水的不同功能，常用的是用于加热洗澡水加热软化水，办公室供暖和海水淡化。

图1 高炉冲渣水余热利用系统示意图

2.2 高炉冲渣水余热回收利用效益分析

高炉洗渣水具有巨大的余热，回收利用废热的经济效益和环境效益是显而易见的。

经济效益。企业可以与节能服务公司采用（EPC）合同能源管理模式，进行高炉冲渣水余热利用技改项目，节能和环保，优化炼铁工艺，为企业节约成本同时带来经济效益。

环境效益。高炉冲渣水回收利用技术可减少雾霾产生。采用高炉冲渣水余热回收替换燃煤锅炉采暖（或置换燃气锅炉的煤气用于发电），杜绝了燃煤锅炉外排废气、SO2等污染物的排放，对能源合理化利用有着巨大的环境价值。

3 目前冲渣水余热利用供暖技术存在问题

目前，高炉冲渣水余热发热主要用于生活用水和冬季取暖。该利用方法技术简单，转换成本低，但存在一些问题：（1）供暖只适用于冬季使用，这种方式的局限性很大；这种方法的局限性非常大；（2）洗渣水含有大量杂质，在进入管网时容易造成堵塞，且热网系统庞大，清洗非常困难，建议使用冲渣水专用的换热器，可以有效的解决冲渣水的堵塞、腐蚀及磨损问题。

4 高炉冲渣水余热回收利用项目案例分析

北方某钢铁公司为了保证采暖系统冬季运行的安全性和稳定性将冲渣水通过换热器直接输送到采暖系统和洗浴系统。

4.1 项目技术方案

高炉渣的循环水经底滤液过滤后，用喷渣泵送至换热站。高炉炉渣水通过换热器站将热量传给加热循环水。高炉炉渣水温由90℃改变65℃后，通过渣滓水循环管回到渣滓池，它再次被用于高炉渣在进入底部过滤器进行回收利用之前，将其温度从65℃改变90℃。加热循环水通过换热器后，温度从50℃改变60℃。经过循环水泵加压后，通过室外管网进入建筑物供暖。加热后，加热水的温度由60℃改变50℃，然后将室外加热管网返回换热站重新加热再循环。

为了保证冬季采暖系统的安全性和稳定性，增加了另一项安全措施，并从厂区低压蒸汽管网连接蒸汽管道作为备用热源。当高炉停炉大修或气候剧烈波动时，可作为备用热源，通过板式换热器与供热系统间接连接。蒸汽放热后成为凝结水，通过疏水阀进入凝结水箱。加热循环水通过换热器后由50℃改为60℃，并采用外加热环网作为补充，或在紧急情况下使用，以保证室外管网不冻。紧急情况包括高炉停炉和维护，高炉炉渣循环水系统应急引起的停机，蒸汽冷凝水作为加热循环的补充水。

4.2 项目系统原理图

图2 项目实施前系统边界图

图3 项目实施后系统边界图

4.3 项目实施前、后主要耗能设备情况

项目改造前采用的主要设备包括：

锅炉 GB35/1.57 1台

锅炉 HS35-1.57280-A 1台

项目改造后采用的主要设备包括：

冲渣水泵 200KZ-60 2台

冲渣水泵 250KZ-75 3台

循环水泵 1600KZ-75 2台

4.4 项目节能量

项目实施前后供暖面积不发生变化。项目实施前，燃煤锅炉年供蒸汽67014t，折标准煤6366.33tce,其中：供采暖蒸汽32730t，供浴池蒸汽34284t；项目实施后燃煤锅炉年供蒸汽量为10335t，折标准煤981.83吨。其中：供采暖蒸汽6183t，供浴池蒸汽4152 t,新增电力消耗345.15万千瓦时,折标准煤1138.99吨。

项目总节能量

ΔE=ΔE1-ΔE2=6366.33tce-(981.83tce+1138.99tce)=4245.51tce

结语

企业采用冲渣水余热回收进行供暖可以取代了燃煤锅炉供热站或直接采用蒸汽加热，把原来生产工艺需要冷却和处理掉的废热变废为宝，它不仅可以节约能源和保护环境，而且可以全面提高能源利用效率，降低供暖成本和生产成本，减少碳排放，经济效益、环境效益和社会效益显著。