利用高爐沖渣水廢熱處理高鹽廢水可行性分析

韓繼玉，呂學強，徐寶臣

（1 山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 濟南271100；2 濟南市生態環境局萊蕪區分局，山東 濟南271100；3 哈爾濱工大金濤科技股份有限公司，黑龍江 哈爾濱150010）

1 前 言

隨著《水污染防治行動計劃》《中華人民共和國環境保護法》等一系列政策法規的出臺與實施，高鹽工業廢水零排放已成為一種發展趨勢。特別是鋼鐵行業廢水具有水量大、水溫較高、懸浮物濃度大、含鹽量高、硬度高、成分復雜，尤其是含有大量金屬離子、易析晶結垢、易堵塞管道、腐蝕性強、處理難度大、處理工藝復雜、處理成本高等特性，已經嚴重限制了鋼鐵行業綠色發展。

現濃鹽水零排放的投資在100 萬元/t 以上、運行費用在50元/t以上，而決定成本的關鍵因素是能源成本，一般在30元/t以上。若蒸發結晶采用鋼鐵企業自有工藝產生的廢熱，則可以將運行費用降低到20元/t以下。以我國某鋼廠為例，通過其實際運行數據，分析鋼鐵行業利用廢熱處理高鹽廢水的可行性、經濟性。

2 工藝路線

2.1 某鋼廠高爐沖渣水廢熱和高鹽廢水基本情況

某鋼廠現有2 座1 780 m3高爐，高爐綜合利用系數2.87 t/（m3·d），每天產鐵量1萬t；渣鐵比0.4，每天產渣量4 000 t；沖渣水溫度85 ℃。鋼廠現有一座日處理量1萬t的污水處理廠，產水率78%；日出濃鹽水2 200 t，其中納濾濃鹽水1 000 t，反滲透濃鹽水1 200 t。對外供暖面積100 萬m2。納濾濃鹽水和反滲透濃鹽水的水質指標見表1。

表1 濃鹽水水質分析

2.2 利用廢熱處理濃鹽水技術路線

2.2.1 技術路線

將納濾濃鹽水排入渣池，利用水渣廢熱將納濾濃鹽水（二價鹽）固化處理，產生的二價鹽和水渣進超細粉廠研磨出售。水渣廢熱通過直熱機傳遞給反滲透濃鹽水（一價鹽）將其升溫，然后通過直熱機進行水處理，實現一價鹽（主要成分為NaCl）的固液分離。廢熱在采暖季進行供暖，非采暖季通過冷卻塔擴散到大氣中。反滲透濃鹽水（一價鹽）固化產生的鹽少量工藝回用，多余部分作為工業鹽出售。濃鹽水中的水，經蒸發、冷凝全部回收，其水質達到軟化水指標。其工藝流程如圖1所示。

2.2.2 工藝分析

高爐基礎數據:2 座；爐容1 780 m3；高爐渣溫度1 500 ℃；爐渣熱焓值1 855 kJ/kg；高爐日產渣量2 000 t/d。

高爐沖渣水廢熱核算:1）爐渣熱量是根據日產高爐渣量和爐渣顯熱系數，以及k/MW 折算系數計算所得。2）爐渣溫度約1 500 ℃左右，根據《煉鐵學》1 kg高爐渣所含熱量約為1 855 kJ［1］。3）爐渣熱量（Q高爐渣）=日產高爐渣量×爐渣熱焓值，則2 座高爐爐渣熱量為86 MW［2］。4）根據國內眾多鋼廠的經驗值，火渣中的總熱量在淬渣過程中被淬渣蒸汽帶走的熱量約占50%，實際留存到渣水中的熱量約占火渣總熱量的50%左右，因此2 座高爐沖渣水中，全年可提取廢熱43 MW。

圖1 濃鹽水處理流程

納濾濃鹽水處理。通過直熱機2次相變過程，每小時可以處理57 t納濾濃鹽水。這樣每天1 000 t的納濾濃鹽水就可以完全被沖渣消化，同時產生990多t軟化水進入凈環水系統回用。產生3 t左右的鹽同水渣進入超細粉廠研磨出售，氯離子完全滿足水泥中不超過萬分之六國標要求。

反滲透濃鹽水處理。將反滲透濃鹽水排入蓄水池，通過沖渣水冷凝放熱升溫，然后進入下一臺直熱機降溫，通過2 次相變過程提取軟化水，每小時可提取57 t 軟化水。這樣每天1 200 t 的反滲透濃鹽水就可以完全固化處理，同時產生1 190 t軟化水進入凈環水系統回用。產生5 t 左右的鹽（主要成分為NaCl）少量代替鹵水工藝回用，多余部分作為工業鹽銷售。反滲透濃鹽水的冷凝熱在采暖季給用戶供暖，可以解決100 萬m2建筑供暖；非采暖季采用冷卻塔散到大氣中。

3 效益分析

全年總營業收入2 186.79 萬元，采暖費收入1 805 萬元，全年冷凝水收入381.79 萬元。全年運行費用1 078.93 萬元，全年運行電費938.93 萬元，其中采暖季343.34 萬元，非采暖季595.59 萬元，人工費80 萬元，維護費60 萬元。直接經濟效益分析年創利潤達1 133.55萬元。

本項目是改善生態環境，保障職工身體健康，造福社會的節能環保工程。項目實施后可以在本質上解決高鹽廢水處理的環保問題，徹底消除環保隱患。納濾高鹽廢水進渣池，可保證水渣氯離子濃度不高于國標；反滲透高鹽廢水進行提鹽，產生固態鹽可作為氯堿廠原料。本項目年累計供熱量為39.4 萬GJ，單純采用燃煤鍋爐制熱，每年需要消耗標煤17 927 t。本系統供熱，消耗的電量折合為標煤量（電量由燃煤電廠提供）為2 130 t，因此采用本系統供熱，每年可節約標煤15 797 t（凈量）。