钢厂冲渣水余热回收的研究应用

胡士国　万象明

摘要：本文通过对高炉冲渣水余热回收采暖和制冷的综合利用分析，为冲渣水的余热利用提供技术保障，特别针对高炉冲渣水的INBA法和平流法冲渣方式下，水质较差情况下的余热回收，避免了高炉冲渣水因水质差造成在余热利用过程中的堵塞、结垢和腐蚀问题

关键词：高炉冲渣水;真空相变;采暖;余热

随着能源与环境问题的日益突出，钢铁废热的余热利用已经成为钢铁企业的发展方向。高炉熔融炉渣的温度高达1400 0C -1500 0C.其热量大，属于高品质的余热资源。我国高炉渣的处理工艺主要采用水淬处理，大量高温炉渣通过冲渣水进行冷却，产生大量温度为70℃ -95℃的热水。（高炉冲渣水水温表见表1）通常，为了保证冲渣水的循环利用，需要将这部分冲渣水沉淀过滤后引入空冷塔，降温到50℃以下再次循环冲渣，或自然降温后继续循环冲渣。这个过程损失了大量的热量，既造成了能源的浪费，又对环境造成了污染。

目前国内采用最多的高炉渣处理方法是“OCP”法，为了降低高炉冲渣水的温度以使其循环利用、减少排放，处理系统中需要配备冲渣水一空气冷却塔、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，还需要对冲渣水的循环过程不断补充新鲜水。

高炉冲渣水是高炉炉渣在利用水淬渣过程中产生的，反复使用冲渣水溶解部分硅酸盐，同时溶进多种无机盐和氧化物，形成了饱和的无机盐水溶液。高炉水渣含有Coo、Si02、Mao、Al203以及少量的Fe203，pH值大于7，显弱碱性。水渣杂质在冲渣水中以同体颗粒或悬浮物的形式存在，日积月累，杂质将会使采暖系统中的管道、阀门、散热器发生大面积掀积、堵塞，所以高炉冲渣水作为采暖热源不适于直接使用。废热的利用必须解决好堵塞、污染以及严重腐蚀问题。这也是冲渣水热能一直以来没有得到有效开发的主要制约因素。

本文提出的高炉冲渣水的余热回收方案解决了上述处理方法的这些弊端，不仅节能减排，减少了炼铁工艺过程中的水资源消耗，而且还可获得高品位的热能，同时将有助于改善炼铁高炉周围的环境状况，减少工业水的热污染，减轻工厂区热岛效应。

高炉冲渣水的方式目前主要有平流法、底滤法、图拉法和INBA法。其中底滤法是这几种冲渣方式中，水质最好，平流法次之，最恶劣的就是INBA法。目前冶金行业中主要的冲渣方式就是INBA法。

高炉冲渣时，高炉内1400-1500℃高温炉渣，经渣口流出，在进渣沟进入冲渣槽时，用大量的水急剧熄灭熔渣，首先使冲渣水的温度急剧上升，甚至高达100℃。废水的组成成分随钢铁的原料、燃料成分以及供水中的化学成分不同而异。随着冲渣水的循环利用，浓缩倍数越来越高，其中 Cl-浓度高达4000mg/L。另外，冲渣水的主要成份是硅酸钙和硅酸铝，水中的沉渣和浮渣极容易除去，但是渣棉非常难除去，这也是困扰冲渣水有效利用的一个难题。

冲渣水的常规处理应用主要是简单过滤直接换热的方法。高炉冲渣水简单换热后进行换热器换热，换热后的水供暖。缺点是仅适用于底滤法高炉冲渣水系统，对INBA法和图拉法不适用，极易发生换热器的堵塞。另外底滤法的冲渣水的温度本来就低，换热后的温度低于60℃，换热温差大于IO℃。

为了解决上述问题，最简单有效的方法就是彻底杜绝冲渣水与换热壁面直接接触，利用真空相变原理，使温度很高的冲渣水发生闪蒸，溶解于水中离子和盐类仍留存于废水中，以清洁的水蒸汽与换热器换热，实现了高效换热。冷凝水回用既节省的水耗，又回收了余热。

真空相变技术主要针对的是高炉冲渣水冷凝换热易结晶和腐蚀换热设备的特点而研究。利用水的沸点在负压下较低的特点，在换热器内部抽成真空，形成负压环境，冲渣水在负压条件下，沸点降低，冲渣水闪蒸并气化，水蒸气携带有大量的汽化潜热与冷水进行换热，从而达到高效提取冲渣水热能的目的。

余热的用途冬季可以用于采暖，换热后一次网的水温供回水温度65/85℃，满足供热需求。夏季由于冲渣水的水温更高，换热后水的温度高达90℃，可以用于制冷机热源。

随着制冷技术在钢铁企业的广泛应用，冲渣水区域制冷技术可以回收大量的余热，可以满足钢铁企业自身冷量的需求，同时还可以将像输送热量一样输送冷量为周边地区供冷。

综上所述，目前，国内钢铁企业高炉冲渣水余热回收应用案例比较少，且大都局限于冬季采暖！在其他季节！该部分热量还没有合适的用途。但需要根据各钢铁企业实际情况来系统全面地考虑设计，且上述技术要求高投资回收期长，但随着科技的不断发展和节能技术的不断研究，应该可以解决现有技术存在的问题，提高余热利用效率和经济性能，達到节能减排和降低钢铁企业成本的目的。

参考文献：

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