1 080m3高爐沖渣水余熱回收工藝

高志光，陳建國，王立新

（西寧特鋼集團公司，青海 西寧 810005）

一、前言

西寧特鋼3#高爐為1 080m3高，其爐渣采用圖拉法進行沖渣處理，沖渣水產出量約1 200m3/h，冬季水溫約80℃。西寧特鋼根據國家有關產業政策要求，利用高爐沖渣水在冬季是向廠區集中供暖，同時全年為公司新建的兩個集中職工浴室供應生活熱水，實現能源的余熱回收利用。

本次沖渣水余熱回收的設計帶動的采暖面積為22萬m2，設計熱指標為75W/m2。采用沖渣水間接采暖，即沖渣水通過板式換熱器與采暖循環水進行熱交換，沖渣水放熱，采暖水得熱，之后進入采暖廠區室內采暖。

二、主要技術經濟指標

設計采暖面積為22萬m2；高爐沖渣水水量為1 200m3/h；采暖循環水量為1 440m3/h；車間定員為15人；補充新水量為46m3/h；蒸汽最大安全用氣量約為29t/h。

三、工藝流程

如圖1所示，沖渣后的高爐沖渣循環水經底濾過濾后，用沖渣水泵送至熱力換熱站，通過換熱器把熱量傳遞給采暖循環水，其溫度由80℃降至65℃后，通過沖渣水循環管道回到沖渣水池，再次用于高爐沖渣，使其溫度升至80℃。然后再次進入換熱循環。采暖循環水經過換熱器后，溫度由50℃升至60℃后，通過室外管網進入各建筑物進行采暖。采暖后，溫度降至50℃，再通過室外管網回到熱力換熱站，重新加熱后循環使用。

為了保證采暖系統冬季運行的安全性和穩定性，另從廠區蒸汽管網接引D250mm蒸汽管道作為備用熱源，在高爐停爐檢修或氣候出現極度波動時可通過板式換熱器與采暖系統間接連接。蒸汽從煉鋼蒸汽管網(0.6MPa、159℃、29t/h)經D250mm管道輸送至熱力交換站，然后進入板式換熱器與采暖循環水進行換熱，蒸汽放熱后變為凝結水通過疏水器進入凝結水箱，蒸汽冷凝水可作為補水補到采暖循環水系統。采暖循環水經換熱器后由50℃變為60℃，外供采暖環網作為補充，或在緊急情況下使用包括高爐停爐檢修、一次高爐沖渣循環水系統緊急事故造成停車，以保證室外管網不凍。

四、設計依據

1.熱負荷

3#高爐沖渣水所供采暖面積A為22萬m2；采暖熱負荷q為75W/m2。據《城市熱力網設計規范》提供熱負荷計算公式：

得熱負荷Q=75(W/m2)x220000m2=16.5MW

2.熱源

為節約能源、提高效率平時以高爐沖渣水余熱進行采暖和洗澡換熱；特殊情況以廠區蒸汽作為采暖系統的應急備用熱源。

(1)高爐沖渣水流量為1 200m3/h；蒸汽流量約為29t/h。

(2)高爐沖渣水輸送采用螺旋焊管，自3#高爐沖渣水泵站敷設兩根D530mm的管道送至熱力換熱站。沖渣水管道采用架空敷設方式。

(3)蒸汽管道采用輸送流體用無縫鋼管，自廠區蒸汽管網，敷設一條D250mm的架空管道至熱力換熱站。

3.高爐沖渣水供應系統

為保證高爐沖渣循環水的水質，將東側渣池的2#、3#沉淀池之間隔墻向東平移2m后，將2#沉淀池作為底濾池，底濾池的尺寸為7.5m×7m×7m。高爐沖渣循環水流量為1 200m3/h，濃度50mg/m3，底濾池容積考慮24h的沉渣量，即24h抓渣一次。底濾池應根據水質或者每周進行一次反沖洗，反沖洗時需要使用壓縮空氣，用量為75m3/min，壓力為0.4～0.6MPa。在每年采暖期結束后，對濾料進行保養維護，以備來年繼續使用。新建泵站內共設3臺沖渣水泵位。水泵參數：沖渣水泵200KZ-60，流量為760m3/h，揚程為59m，配套電機功率185kW，水泵運行制度兩用一備。

經底濾池過濾后的沖渣水自流進入采暖泵站集水池(12m×9m×6.6m)，然后通過沖渣水循環泵將高爐沖渣水送至熱力換熱站內，通過板式換熱器前的自動過濾器進行機械式再過濾后，經過換熱后通過回水管道再回到高爐沖渣水系統。

底濾池設有反沖洗系統，系統主要由空氣壓縮機和儲氣罐組成。

換熱站的自動過濾器和板式換熱器設置了反沖洗裝置。

4.高爐沖渣水室外管網

高爐沖渣水室外管網包括兩部分，分別是從底濾池至泵站集水池的沖渣水管網及換熱站出口至原沖渣系統的沖渣水回水管網。出底濾池沖渣水管道管徑為1 020mm，管道直埋，埋深6m，設0.01坡度，坡向吸水井方向，外壁采用環氧瀝青漆加強級防腐。管道設切斷閘閥，閥門設于現澆混凝土閥門井內，閥門井尺寸LB=2 500mm×2 000mm，井底標高-7.323m。管道在渣池處加法蘭蓋封堵管道，待采暖系統投用時拆除法蘭蓋。

沖渣水回水管網管徑為500mm。從熱力換熱站敷設至原系統泵站后管網去高爐沖渣，無需再加壓，長度約200m。管道采用螺旋焊管D530mm。管道根據廠區內實際情況采用架空敷設。

5.備份蒸汽管網

備份蒸汽管網可根據廠區實際情況敷設，也可與高爐沖渣水室外管網同路敷設，管道采用無縫鋼管D300mm，保溫采用巖棉，保溫厚度為120mm。蒸汽管道在低點設置疏水，疏水管D50mm。

6.熱力換熱站工藝

熱力換熱站是采暖循環水與高爐沖渣水、蒸汽換熱獲得熱量的場所。還具有如下作用：

(1)進行集中計量、檢驗、控制，調整系統在最佳經濟運行狀態運行；

(2)動力提供；

(3)水處理系統及凝水回收系統。

7.熱力系統

(1)汽水兩用換熱器系統。主要包含8臺換熱面積為100m2/臺的板式換熱器，6用2備。

(2)采暖循環水系統。主要包含3臺循環水泵(流量642/965/1 203m3/h、揚程35.7/32/27m)，2用1備。

(3)采暖定壓補水系統。主要包含2臺補水水泵(流量50/60/65m3/h、揚程32/30/28m)，1用1備。

(4)自動軟水系統。主要包含制水能力25～50m3/h的軟水器1套。

(5)機械式過濾器系統。位于板式換熱器沖渣水進口前端，主要包含自動式過濾器1套。

五、結束語

1 080m3高爐沖渣水換熱站的建立，解決了生產的急需問題，使高爐沖渣水得到了充分利用，減少了環境污染，滿足了生產、生活的需要，除能滿足采暖廠區和廠區職工洗澡用生活熱水供應，也節約置換廠區內的高品質蒸汽，用于滿足生產脫氣鋼，減少燃天然氣鍋爐的開動，實現了能源的余熱回收再利用，降低了企業的生產成本，實現了節能減排。