高爐沖渣水余熱利用三聯(lián)供技術(shù)探討

摘 要：高爐沖渣水富有大量的余熱，回收高爐沖渣水的余熱用于生活或生產(chǎn)具有重要的意義。針對高爐沖渣水的余熱回收利用形式，提出了高爐沖渣水余熱用于采暖、制冷及脫濕鼓風(fēng)的三聯(lián)供技術(shù)，并探討了高爐沖渣水余熱回收過程中存在的關(guān)鍵技術(shù)難點。

關(guān)鍵詞：沖渣水；三聯(lián)供；余熱利用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.028

0 前言

鋼鐵企業(yè)是能源消耗大戶，而原有的粗放型生產(chǎn)，存在很大的能源浪費。近幾年，鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩嚴(yán)重，各鋼鐵企業(yè)都在努力采取節(jié)能降耗措施，以求降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。因此，企業(yè)能源的優(yōu)化利用，尤其是二次能源的有效利用顯得十分重要。

高爐沖渣水是水力沖渣將高爐爐渣（～1400℃）冷卻后經(jīng)渣水分離后的水，溫度為60～90℃，冷卻的爐渣用于建筑材料，沖渣水卻是通過冷卻后循環(huán)利用，而沖渣水?dāng)y帶的大量余熱卻在冷卻的過程中浪費，同時對環(huán)境也造成了污染[1-2]。

目前，對沖渣水余熱的回收利用主要是：利用沖渣水采暖或加熱洗浴用水；沖渣水余熱發(fā)電。沖渣水余熱發(fā)電無疑是一種最有價值的研發(fā)方向，但其技術(shù)要求相當(dāng)高、效率提升有限，目前還處于研究階段。而利用沖渣水采暖或作浴池用水，已被一些鋼廠采納使用，并帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益[3]。

有些企業(yè)較早就開展了對高爐沖渣水余熱利用的研究與試驗，基本都是將沖渣水用于采暖系統(tǒng)或作浴池用水，應(yīng)用較為單一，且在非采暖季能源依然存在浪費，利用率低，沒有能夠?qū)崿F(xiàn)能源的全年利用。

另一方面，在高濕地區(qū)，高爐鼓風(fēng)含濕量高，從風(fēng)口進(jìn)入爐內(nèi)時吸收熱量，既增加了能耗，又影響了鐵的產(chǎn)量，尤其是在南方及沿海地區(qū)的夏季[4]。而脫濕鼓風(fēng)則可以減少水分吸熱、提高風(fēng)口前的理論燃燒溫度，又可以降低焦比，穩(wěn)定鐵水質(zhì)量。故高爐脫濕鼓風(fēng)已經(jīng)成為降低高爐燃料比的重要措施之一[4-5]。

1 “三聯(lián)供”工藝流程

為實現(xiàn)高爐沖渣水余熱全年高效利用，提出高爐沖渣水余熱利用三聯(lián)供技術(shù)。其主要思路：將沖渣水進(jìn)行處理之后，用于采暖系統(tǒng)，這一點與傳統(tǒng)的應(yīng)用相同，但在非采暖季（尤其是高濕地區(qū)），可以用于高爐脫濕鼓風(fēng)系統(tǒng)，同時，空調(diào)季節(jié)可以用于中央空調(diào)系統(tǒng)。一方面實現(xiàn)了余熱的全年利用，同時，脫濕鼓風(fēng)可以降低焦比，改善高爐冶煉環(huán)境，實現(xiàn)節(jié)能減排，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

三聯(lián)供工藝流程如下：

（1）供熱工況。冬季制取熱水用于采暖、深度水處理原水加熱、提供生活熱水。其工藝流程可以分為兩個循環(huán)：一是沖渣水循環(huán)系統(tǒng)，冬季高爐沖渣水經(jīng)過專用過濾器凈化送入沖渣水專用板式換熱器，沖渣水通過專用換熱器加熱由采暖回水，降溫后的沖渣水回到?jīng)_渣水池再次用于冷卻高爐爐渣。二是采暖系統(tǒng)，采暖水在室內(nèi)采暖設(shè)施放熱后進(jìn)入板式換熱器，被高溫的沖渣水加熱后回到室內(nèi)，如此循環(huán)。流程見下圖：

（2）制冷、脫濕工況。夏季制取的冷凍水主要用于空調(diào)和高爐鼓風(fēng)除濕，同時提供生活熱水。其工藝流程可分為3個循環(huán)：一是沖渣水循環(huán)系統(tǒng)，夏季高爐沖渣水經(jīng)過專用過濾器凈化送入沖渣水專用板式換熱器，通過專用換熱器被加熱的水進(jìn)入吸收式制冷機(jī)組發(fā)生器作熱源，降溫后的沖渣水回到?jīng)_渣水池再次用于冷卻高爐爐渣。二是熱水吸收式制冷機(jī)組發(fā)生器熱源循環(huán)，被高爐沖渣水加熱后的循環(huán)水進(jìn)入吸收式制冷機(jī)組發(fā)生器提供熱量，使二元溶液中制冷劑大量氣化為高壓高溫氣態(tài)制冷劑。失去熱量的熱水返回高爐沖渣水專用換熱器繼續(xù)冷卻沖渣水。三是冷凍水循環(huán)，在空調(diào)末端或鼓風(fēng)脫濕裝置表冷器吸熱后的冷凍回水進(jìn)入吸收式制冷機(jī)組蒸發(fā)器內(nèi)放熱，溫度降低，然后通過冷凍水泵返回空調(diào)末端或鼓風(fēng)脫濕表冷器。此外，冷卻塔產(chǎn)生的冷卻水用于冷卻吸收式制冷機(jī)組內(nèi)吸收器和冷凝器的熱量，完成制冷系統(tǒng)循環(huán)。采用制冷系統(tǒng)進(jìn)行脫濕，工藝簡單，脫濕能力較大，可使?jié)窨諝獾暮瑵窳拷抵?～8mg/m?[6]。見下圖：

2 技術(shù)難點

高爐沖渣水余熱回收已有多年應(yīng)用，但由于高爐沖渣水的固有特點，使沖渣水在利用過程中仍然存在較多技術(shù)問題。

高爐沖渣水低溫余熱的特點是：（1）流量大，但總體溫度較低，且不穩(wěn)定；設(shè)計時換熱器面積大，效率低，尤其是對于制冷工況時，制冷效率低，經(jīng)濟(jì)性有影響。（2）硬度高、易結(jié)垢；造成建設(shè)成本和運行成本的提升。（3）水質(zhì)差、水中含有大量懸浮雜質(zhì)，主要為渣粒、絮狀物等渣棉類物質(zhì)，極易板結(jié)，堵塞管道及設(shè)備；需要對水進(jìn)行處理，且能夠完全解決水質(zhì)問題需要復(fù)雜的工藝流程，不經(jīng)濟(jì)也不合理。（4）沖渣水中含有大量的SO42-、Cl-等成分，對普通鋼材具有一定腐蝕性。這就給沖渣水的利用帶來了諸如管道設(shè)備容易結(jié)垢、堵塞、腐蝕、余熱的穩(wěn)定性等問題。我們在三聯(lián)供技術(shù)中也需要解決這些問題。

3 結(jié)束語

高爐沖渣水余熱資源充足，如果解決了諸如堵塞、腐蝕等問題，很大程度上擴(kuò)大高爐沖渣水余熱利用的范圍，余熱的三聯(lián)供方式為余熱回收利用提供了一種新的應(yīng)用方式，有著廣闊的應(yīng)用前景。不僅可以全面提高能源利用效率，減少大氣污染，降低運行成本，提高企業(yè)效益，社會和經(jīng)濟(jì)效益顯著，是節(jié)能減排的非常優(yōu)秀的應(yīng)用實例。

參考文獻(xiàn)：

[1]王軍根.高爐沖渣水的余熱利用[J].工業(yè)用水與廢水，2008，39（02）：56-57.

[2]耿春景，李汛，朱強(qiáng).高爐沖渣水發(fā)電項目的可行性研究[J]. 節(jié)能技術(shù)，2005，23（03）：228-231.

[3]劉杰，羅軍杰.高爐沖渣水專用換熱器的應(yīng)用[J].節(jié)能，2012， 31（06）：59-62.

[4]侯興，周福功，張孟一.錳鐵高爐脫濕鼓風(fēng)生產(chǎn)實踐及效果分析[J].鐵合金，2005，36（03）：11-13.

[5]方大高爐脫濕鼓風(fēng)方案11.15[J].

[6]徐修青.3200m-3高爐脫濕鼓風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用[J].梅山科技，2010（06）：7-9.

作者簡介：劉起（1985-），男，山東濟(jì)寧人，碩士，工程師。