利用高炉冲渣水废热处理高盐废水可行性分析

韩继玉，吕学强，徐宝臣

（1 山东泰山钢铁集团有限公司，山东 济南271100；2 济南市生态环境局莱芜区分局，山东 济南271100；3 哈尔滨工大金涛科技股份有限公司，黑龙江 哈尔滨150010）

1 前 言

随着《水污染防治行动计划》《中华人民共和国环境保护法》等一系列政策法规的出台与实施，高盐工业废水零排放已成为一种发展趋势。特别是钢铁行业废水具有水量大、水温较高、悬浮物浓度大、含盐量高、硬度高、成分复杂，尤其是含有大量金属离子、易析晶结垢、易堵塞管道、腐蚀性强、处理难度大、处理工艺复杂、处理成本高等特性，已经严重限制了钢铁行业绿色发展。

现浓盐水零排放的投资在100 万元/t 以上、运行费用在50元/t以上，而决定成本的关键因素是能源成本，一般在30元/t以上。若蒸发结晶采用钢铁企业自有工艺产生的废热，则可以将运行费用降低到20元/t以下。以我国某钢厂为例，通过其实际运行数据，分析钢铁行业利用废热处理高盐废水的可行性、经济性。

2 工艺路线

2.1 某钢厂高炉冲渣水废热和高盐废水基本情况

某钢厂现有2 座1 780 m3高炉，高炉综合利用系数2.87 t/（m3·d），每天产铁量1万t；渣铁比0.4，每天产渣量4 000 t；冲渣水温度85 ℃。钢厂现有一座日处理量1万t的污水处理厂，产水率78%；日出浓盐水2 200 t，其中纳滤浓盐水1 000 t，反渗透浓盐水1 200 t。对外供暖面积100 万m2。纳滤浓盐水和反渗透浓盐水的水质指标见表1。

表1 浓盐水水质分析

2.2 利用废热处理浓盐水技术路线

2.2.1 技术路线

将纳滤浓盐水排入渣池，利用水渣废热将纳滤浓盐水（二价盐）固化处理，产生的二价盐和水渣进超细粉厂研磨出售。水渣废热通过直热机传递给反渗透浓盐水（一价盐）将其升温，然后通过直热机进行水处理，实现一价盐（主要成分为NaCl）的固液分离。废热在采暖季进行供暖，非采暖季通过冷却塔扩散到大气中。反渗透浓盐水（一价盐）固化产生的盐少量工艺回用，多余部分作为工业盐出售。浓盐水中的水，经蒸发、冷凝全部回收，其水质达到软化水指标。其工艺流程如图1所示。

2.2.2 工艺分析

高炉基础数据:2 座；炉容1 780 m3；高炉渣温度1 500 ℃；炉渣热焓值1 855 kJ/kg；高炉日产渣量2 000 t/d。

高炉冲渣水废热核算:1）炉渣热量是根据日产高炉渣量和炉渣显热系数，以及k/MW 折算系数计算所得。2）炉渣温度约1 500 ℃左右，根据《炼铁学》1 kg高炉渣所含热量约为1 855 kJ［1］。3）炉渣热量（Q高炉渣）=日产高炉渣量×炉渣热焓值，则2 座高炉炉渣热量为86 MW［2］。4）根据国内众多钢厂的经验值，火渣中的总热量在淬渣过程中被淬渣蒸汽带走的热量约占50%，实际留存到渣水中的热量约占火渣总热量的50%左右，因此2 座高炉冲渣水中，全年可提取废热43 MW。

图1 浓盐水处理流程

纳滤浓盐水处理。通过直热机2次相变过程，每小时可以处理57 t纳滤浓盐水。这样每天1 000 t的纳滤浓盐水就可以完全被冲渣消化，同时产生990多t软化水进入净环水系统回用。产生3 t左右的盐同水渣进入超细粉厂研磨出售，氯离子完全满足水泥中不超过万分之六国标要求。

反渗透浓盐水处理。将反渗透浓盐水排入蓄水池，通过冲渣水冷凝放热升温，然后进入下一台直热机降温，通过2 次相变过程提取软化水，每小时可提取57 t 软化水。这样每天1 200 t 的反渗透浓盐水就可以完全固化处理，同时产生1 190 t软化水进入净环水系统回用。产生5 t 左右的盐（主要成分为NaCl）少量代替卤水工艺回用，多余部分作为工业盐销售。反渗透浓盐水的冷凝热在采暖季给用户供暖，可以解决100 万m2建筑供暖；非采暖季采用冷却塔散到大气中。

3 效益分析

全年总营业收入2 186.79 万元，采暖费收入1 805 万元，全年冷凝水收入381.79 万元。全年运行费用1 078.93 万元，全年运行电费938.93 万元，其中采暖季343.34 万元，非采暖季595.59 万元，人工费80 万元，维护费60 万元。直接经济效益分析年创利润达1 133.55万元。

本项目是改善生态环境，保障职工身体健康，造福社会的节能环保工程。项目实施后可以在本质上解决高盐废水处理的环保问题，彻底消除环保隐患。纳滤高盐废水进渣池，可保证水渣氯离子浓度不高于国标；反渗透高盐废水进行提盐，产生固态盐可作为氯碱厂原料。本项目年累计供热量为39.4 万GJ，单纯采用燃煤锅炉制热，每年需要消耗标煤17 927 t。本系统供热，消耗的电量折合为标煤量（电量由燃煤电厂提供）为2 130 t，因此采用本系统供热，每年可节约标煤15 797 t（净量）。