王 鵬

（天津市節(jié)能中心 天津 300380）

引言

中國冶金行業(yè)的能源和環(huán)境問題更加突出，冶金行業(yè)對節(jié)能降耗和環(huán)境治理方面提高了重視，調(diào)整生產(chǎn)體系，注重綠色冶金。充分挖掘冶金企業(yè)余熱回收潛力，降低成本，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會效益。

1 高爐沖渣水余熱利用的發(fā)展

隨著我國環(huán)境保護(hù)和城市防霾力度的加大，燃煤采暖難以達(dá)到排放目標(biāo)，利用廢熱回收技術(shù)回收低品位能源，降低工業(yè)企業(yè)能源的消耗量，節(jié)省能源投資及運行費用。

高爐沖渣水余熱回收技術(shù)發(fā)展已經(jīng)歷了以下幾個階段：企業(yè)的生活用水→冬季采暖→提高超濾進(jìn)水溫度→供海水淡化。由于將高爐沖渣水用于生活用水和冬季采暖，從我國80年代初就已經(jīng)實施了高爐沖渣水余熱供暖工程，經(jīng)過多年的不斷創(chuàng)新工藝技術(shù)已經(jīng)非常成熟。

2 高爐沖渣水余熱回收的意義

高爐沖渣水作為一種低溫廢熱源，具有溫度穩(wěn)定、流量大的特點，利用高爐沖渣水余熱資源進(jìn)行供熱，可以避免建設(shè)新鍋爐房，且不需煤場、灰渣場，從而減少占地面積，高爐沖渣水余熱的回收技術(shù)不僅能減少能源的浪費，又能保護(hù)環(huán)境，意義十分重大。關(guān)于沖渣水余熱回收利用的方式主要有供暖、發(fā)電和海水淡化三種，目前利用沖渣水余熱進(jìn)行供暖已經(jīng)被冶金廣泛的推廣和使用。

2.1 高爐沖渣水余熱供暖技術(shù)原理

高爐煉鐵過程后產(chǎn)生的大量高溫爐渣被爐渣池冷卻，在冷卻過程中可產(chǎn)生大量70℃-90℃的高溫?zé)崴?，進(jìn)入渣池沉淀后，平流沉淀池進(jìn)一步沉淀。降水后，水流從正常的快速濾池流向過濾，濾水進(jìn)入采暖泵站的吸池，并由供水泵組加壓至采暖區(qū)進(jìn)行加熱回收。加熱回水進(jìn)入反沖洗水塔和沖水泵室的吸水池，用于高爐、液壓渣沖洗和普通快速過濾器的反沖洗。普通快濾池反沖洗排水排入旋風(fēng)沉淀池，由提升泵提升至沖渣池沖渣，撈出沉淀。

沖渣水廢熱的利用的主要方式的是間壁式熱交換器進(jìn)行，該方法維護(hù)方便，效率高，初始投資低。如圖所示，該系統(tǒng)的原理圖表明，沖渣泵從渣池中提取高溫礦渣水，并通過過濾器進(jìn)入換熱器進(jìn)行熱工利用，冷卻后，爐渣水返回渣池或高爐進(jìn)水換熱器的低溫側(cè)可以實現(xiàn)不同生產(chǎn)和生活用水的不同功能，常用的是用于加熱洗澡水加熱軟化水，辦公室供暖和海水淡化。

圖1 高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)示意圖

2.2 高爐沖渣水余熱回收利用效益分析

高爐洗渣水具有巨大的余熱，回收利用廢熱的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益是顯而易見的。

經(jīng)濟(jì)效益。企業(yè)可以與節(jié)能服務(wù)公司采用（EPC）合同能源管理模式，進(jìn)行高爐沖渣水余熱利用技改項目，節(jié)能和環(huán)保，優(yōu)化煉鐵工藝，為企業(yè)節(jié)約成本同時帶來經(jīng)濟(jì)效益。

環(huán)境效益。高爐沖渣水回收利用技術(shù)可減少霧霾產(chǎn)生。采用高爐沖渣水余熱回收替換燃煤鍋爐采暖（或置換燃?xì)忮仩t的煤氣用于發(fā)電），杜絕了燃煤鍋爐外排廢氣、SO2等污染物的排放，對能源合理化利用有著巨大的環(huán)境價值。

3 目前沖渣水余熱利用供暖技術(shù)存在問題

目前，高爐沖渣水余熱發(fā)熱主要用于生活用水和冬季取暖。該利用方法技術(shù)簡單，轉(zhuǎn)換成本低，但存在一些問題：（1）供暖只適用于冬季使用，這種方式的局限性很大；這種方法的局限性非常大；（2）洗渣水含有大量雜質(zhì)，在進(jìn)入管網(wǎng)時容易造成堵塞，且熱網(wǎng)系統(tǒng)龐大，清洗非常困難，建議使用沖渣水專用的換熱器，可以有效的解決沖渣水的堵塞、腐蝕及磨損問題。

4 高爐沖渣水余熱回收利用項目案例分析

北方某鋼鐵公司為了保證采暖系統(tǒng)冬季運行的安全性和穩(wěn)定性將沖渣水通過換熱器直接輸送到采暖系統(tǒng)和洗浴系統(tǒng)。

4.1 項目技術(shù)方案

高爐渣的循環(huán)水經(jīng)底濾液過濾后，用噴渣泵送至換熱站。高爐爐渣水通過換熱器站將熱量傳給加熱循環(huán)水。高爐爐渣水溫由90℃改變65℃后，通過渣滓水循環(huán)管回到渣滓池，它再次被用于高爐渣在進(jìn)入底部過濾器進(jìn)行回收利用之前，將其溫度從65℃改變90℃。加熱循環(huán)水通過換熱器后，溫度從50℃改變60℃。經(jīng)過循環(huán)水泵加壓后，通過室外管網(wǎng)進(jìn)入建筑物供暖。加熱后，加熱水的溫度由60℃改變50℃，然后將室外加熱管網(wǎng)返回?fù)Q熱站重新加熱再循環(huán)。

為了保證冬季采暖系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，增加了另一項安全措施，并從廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng)連接蒸汽管道作為備用熱源。當(dāng)高爐停爐大修或氣候劇烈波動時，可作為備用熱源，通過板式換熱器與供熱系統(tǒng)間接連接。蒸汽放熱后成為凝結(jié)水，通過疏水閥進(jìn)入凝結(jié)水箱。加熱循環(huán)水通過換熱器后由50℃改為60℃，并采用外加熱環(huán)網(wǎng)作為補充，或在緊急情況下使用，以保證室外管網(wǎng)不凍。緊急情況包括高爐停爐和維護(hù)，高爐爐渣循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)急引起的停機(jī)，蒸汽冷凝水作為加熱循環(huán)的補充水。

4.2 項目系統(tǒng)原理圖

圖2 項目實施前系統(tǒng)邊界圖

圖3 項目實施后系統(tǒng)邊界圖

4.3 項目實施前、后主要耗能設(shè)備情況

項目改造前采用的主要設(shè)備包括：

鍋爐 GB35/1.57 1臺

鍋爐 HS35-1.57280-A 1臺

項目改造后采用的主要設(shè)備包括：

沖渣水泵 200KZ-60 2臺

沖渣水泵 250KZ-75 3臺

循環(huán)水泵 1600KZ-75 2臺

4.4 項目節(jié)能量

項目實施前后供暖面積不發(fā)生變化。項目實施前，燃煤鍋爐年供蒸汽67014t，折標(biāo)準(zhǔn)煤6366.33tce,其中：供采暖蒸汽32730t，供浴池蒸汽34284t；項目實施后燃煤鍋爐年供蒸汽量為10335t，折標(biāo)準(zhǔn)煤981.83噸。其中：供采暖蒸汽6183t，供浴池蒸汽4152 t,新增電力消耗345.15萬千瓦時,折標(biāo)準(zhǔn)煤1138.99噸。

項目總節(jié)能量

ΔE=ΔE1-ΔE2=6366.33tce-(981.83tce+1138.99tce)=4245.51tce

結(jié)語

企業(yè)采用沖渣水余熱回收進(jìn)行供暖可以取代了燃煤鍋爐供熱站或直接采用蒸汽加熱，把原來生產(chǎn)工藝需要冷卻和處理掉的廢熱變廢為寶，它不僅可以節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，而且可以全面提高能源利用效率，降低供暖成本和生產(chǎn)成本，減少碳排放，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益顯著。