高爐沖渣水余熱利用三聯供技術探討

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、制冷及脫濕鼓風的三聯供技術，并探討了高爐沖渣水余熱回收過程中存在的關鍵技術難點。

關鍵詞：沖渣水；三聯供；余熱利用

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

0 前言

鋼鐵企業是能源消耗大戶，而原有的粗放型生產，存在很大的能源浪費。近幾年，鋼鐵行業產能過剩嚴重，各鋼鐵企業都在努力采取節能降耗措施，以求降低生產成本，增加經濟效益。因此，企業能源的優化利用，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利用，而沖渣水攜帶的大量余熱卻在冷卻的過程中浪費，同時對環境也造成了污染[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；沖渣水余熱發電。沖渣水余熱發電無疑是一種最有價值的研發方向，但其技術要求相當高、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，并帶來一定的經濟效益[3]。

有些企業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或作浴池用水，應用較為單一，且在非采暖季能源依然存在浪費，利用率低，沒有能夠實現能源的全年利用。

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

1 “三聯供”工藝流程

為實現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供技術。其主要思路：將沖渣水進行處理之后，用于采暖系統，這一點與傳統的應用相同，但在非采暖季（尤其是高濕地區），可以用于高爐脫濕鼓風系統，同時，空調季節可以用于中央空調系統。一方面實現了余熱的全年利用，同時，脫濕鼓風可以降低焦比，改善高爐冶煉環境，實現節能減排，具有較高的經濟效益和社會效益。

三聯供工藝流程如下：

（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：一是沖渣水循環系統，冬季高爐沖渣水經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沖渣水池再次用于冷卻高爐爐渣。二是采暖系統，采暖水在室內采暖設施放熱后進入板式換熱器，被高溫的沖渣水加熱后回到室內，如此循環。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和高爐鼓風除濕，同時提供生活熱水。其工藝流程可分為3個循環：一是沖渣水循環系統，夏季高爐沖渣水經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入吸收式制冷機組發生器作熱源，降溫后的沖渣水回到沖渣水池再次用于冷卻高爐爐渣。二是熱水吸收式制冷機組發生器熱源循環，被高爐沖渣水加熱后的循環水進入吸收式制冷機組發生器提供熱量，使二元溶液中制冷劑大量氣化為高壓高溫氣態制冷劑。失去熱量的熱水返回高爐沖渣水專用換熱器繼續冷卻沖渣水。三是冷凍水循環，在空調末端或鼓風脫濕裝置表冷器吸熱后的冷凍回水進入吸收式制冷機組蒸發器內放熱，溫度降低，然后通過冷凍水泵返回空調末端或鼓風脫濕表冷器。此外，冷卻塔產生的冷卻水用于冷卻吸收式制冷機組內吸收器和冷凝器的熱量，完成制冷系統循環。采用制冷系統進行脫濕，工藝簡單，脫濕能力較大，可使濕空氣的含濕量降至6～8mg/m?[6]。見下圖：

2 技術難點

高爐沖渣水余熱回收已有多年應用，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，且不穩定；設計時換熱器面積大，效率低，尤其是對于制冷工況時，制冷效率低，經濟性有影響。（2）硬度高、易結垢；造成建設成本和運行成本的提升。（3）水質差、水中含有大量懸浮雜質，主要為渣粒、絮狀物等渣棉類物質，極易板結，堵塞管道及設備；需要對水進行處理，且能夠完全解決水質問題需要復雜的工藝流程，不經濟也不合理。（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備容易結垢、堵塞、腐蝕、余熱的穩定性等問題。我們在三聯供技術中也需要解決這些問題。

3 結束語

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，很大程度上擴大高爐沖渣水余熱利用的范圍，余熱的三聯供方式為余熱回收利用提供了一種新的應用方式，有著廣闊的應用前景。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，提高企業效益，社會和經濟效益顯著，是節能減排的非常優秀的應用實例。

參考文獻：

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

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

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

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

[5]方大高爐脫濕鼓風方案11.15[J].

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

作者簡介：劉起（1985-），男，山東濟寧人，碩士，工程師。