高爐沖渣水余熱回收系統(tǒng)改造

李文俊,趙增強(qiáng)

（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司，河北邯鄲，056404）

高爐沖渣水余熱回收系統(tǒng)改造

李文俊,趙增強(qiáng)

（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司，河北邯鄲，056404）

天鐵集團(tuán)對(duì)高爐沖渣水系統(tǒng)進(jìn)行改造，將高爐沖渣水的余熱用于冬季供暖,取得了很好的余熱利用節(jié)約能源的效果。

沖渣水;余熱回收;換熱器;冬季供暖

1 前言

高爐煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的熔渣經(jīng)水淬后產(chǎn)生大量70～80℃沖渣水，具有大量余熱，然而由于其成分復(fù)雜，含有較多礦物纖維和固體顆粒等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)使采暖系統(tǒng)中的管道、閥門、散熱器發(fā)生大面積淤積、堵塞，導(dǎo)致余熱難以回收利用,一直是作為一種低溫廢熱源。天鐵集團(tuán)第一煉鐵廠3#、4#兩座700 m3高爐沖渣水系統(tǒng)為了充分利用沖渣水中的余熱而進(jìn)行改造，增加了沖渣水換熱系統(tǒng)，使沖渣水余熱用于冬季供暖，取代之前所采用的蒸汽供暖系統(tǒng)，降低了能源損耗。

2 概述

（1）第一煉鐵廠3#、4#高爐均為700 m3高爐，采用底濾法渣處理工藝，共用南沖渣水池；3#沖渣水量770 m3/h左右、4#沖渣水670 m3/h，沖渣泵抽水池溫度55～65℃（冬季）。

（2）沖渣水可回收熱量與可供暖面積：

南沖渣水池可回收熱負(fù)荷按沖渣水1200 m3/h、取熱溫度60℃、取熱后溫度55℃計(jì)算后為2.16× 107kcal/h；采暖熱指標(biāo)按80 w/m2計(jì)算，南沖渣水池可供采暖面積為30萬(wàn)m2。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及工況水平，高爐沖渣水換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)沖渣水水量為1200 m3/h，溫度55～65℃，采暖水供水溫度65℃，回水溫度50℃，對(duì)應(yīng)水量1467 m3/h。

3 高爐沖渣水換熱系統(tǒng)

高爐沖渣水換熱系統(tǒng)包括沖渣水取熱單元、沖渣水換熱單元、調(diào)升加熱單元及采暖水補(bǔ)水單元，該系統(tǒng)簡(jiǎn)易流程如下：高爐煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的熔渣經(jīng)水淬后產(chǎn)生大量沖渣水，沖渣水經(jīng)底濾池沉淀過(guò)濾后進(jìn)入“高爐沖渣水余熱回收冬季供暖系統(tǒng)換熱單元”，沖渣水通過(guò)沖渣水專用換熱器后將余熱傳遞給循環(huán)水，使循環(huán)水的溫度升高，循環(huán)水經(jīng)過(guò)調(diào)峰加熱單元后溫度進(jìn)一步升高，直至符合供暖需求；另外該系統(tǒng)中還增加了采暖水補(bǔ)水單元。高爐沖渣水換熱系統(tǒng)簡(jiǎn)易流程圖見(jiàn)圖1。

（1）沖渣水提取單元，包括耐磨泵、耐磨閥、厚壁管等。耐磨泵共兩臺(tái)，一開一備，作為沖渣水的提取泵，每個(gè)泵1200 m3/h，40 m揚(yáng)程。提取泵與反沖系統(tǒng)并聯(lián)。

（2）沖渣水換熱單元，包括換熱機(jī)組、沖渣水管道閥門及二次水站內(nèi)管道閥門。

（3）調(diào)峰加熱單元，包括加熱機(jī)組、冷凝水收集回收及站房?jī)?nèi)管道閥門等。調(diào)峰加熱單元加熱負(fù)荷按總采暖熱負(fù)荷的50%進(jìn)行計(jì)算，在高爐檢修時(shí)提供總采暖熱負(fù)荷50%的熱量；沖渣水取熱溫度低于55℃、最冷天氣時(shí)，提供補(bǔ)熱，將二次水加熱至65℃。調(diào)峰加熱單元最大蒸汽消耗23000 kg/h（總采暖熱負(fù)荷的50%，蒸汽壓力0.4 MPa）。

（4）采暖水補(bǔ)水單元，包括采暖水自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)、水箱、過(guò)濾器及站房?jī)?nèi)管道閥門等；站房土建系統(tǒng)包括站房、設(shè)備基礎(chǔ)及管架基礎(chǔ)；電氣、控制系統(tǒng)包括低壓配電柜、控制柜及站內(nèi)線路。

圖1 高爐沖渣水換熱系統(tǒng)簡(jiǎn)易流程圖

4 高爐沖渣水專用換熱器（全焊接板式換熱器）的特點(diǎn)

沖渣水專用換熱器作為沖渣水余熱回收系統(tǒng)的核心，不需要過(guò)濾直接進(jìn)入換熱器回收余熱，操作周期長(zhǎng)、沖洗方便、結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高。同時(shí)根據(jù)高爐的各種沖渣工藝，研究制定了相關(guān)配套取熱工藝流程系統(tǒng)技術(shù)，形成完整的沖渣水取熱技術(shù)，具有運(yùn)行可靠、流程短、操作平穩(wěn)、不影響原有沖渣工藝等特點(diǎn)。

全焊式板式換熱器的換熱板片是由特種不銹鋼以特制模具壓制而成，具有緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，表面光滑不易結(jié)垢。整個(gè)板片束全部采用本體材料由氬弧焊焊接而成，板片有著獨(dú)特的人字形波紋設(shè)計(jì)，可以使流體在低流速下也能實(shí)現(xiàn)湍流的效果，傳熱效率高，解決了沖渣水淤積、堵塞及腐蝕的問(wèn)題。全焊式板式換熱器不采用任何非金屬密封材料，因而有較高的耐溫、耐壓性能。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）采用先進(jìn)的全焊接工藝密封，也具有類似板式換熱器的波紋板結(jié)構(gòu)；

（2）結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；

（3）耐高溫，耐壓性能高且運(yùn)行穩(wěn)定可靠；

（4）傳熱效率高，板片表面幾乎都參與了熱交換；

（5）適用范圍廣，在苛刻條件要求下也能安全平穩(wěn)運(yùn)行；

以上優(yōu)點(diǎn)決定了全焊式板式換熱器具有完全取代傳統(tǒng)管殼式換熱器的優(yōu)越性能，是一種高效優(yōu)質(zhì)的換熱設(shè)備。

5 改造后效果

5.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，既充分利用了沖渣水的余熱，又為公司節(jié)約了大量的蒸汽。按照冬季一個(gè)采暖季120天，每小時(shí)需提供供暖的蒸汽量46 t計(jì)算，高爐沖渣水余熱回收冬季供暖系統(tǒng)的應(yīng)用為集團(tuán)公司每個(gè)采暖季節(jié)約132480 t蒸汽，這些蒸汽用于發(fā)電可產(chǎn)生具大的經(jīng)濟(jì)效益，有利于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。經(jīng)計(jì)算核減成本后每個(gè)采暖季可產(chǎn)生1200余萬(wàn)元經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算如下：

①蒸汽價(jià)格為110元/噸。效益小計(jì)：46t×24h× 120天×110元/t=1457.28萬(wàn)元；

②設(shè)備成本1200萬(wàn)元，折舊期為5年，每年折舊費(fèi)為1200÷5=240萬(wàn)元；

③土建及鋼結(jié)構(gòu)成本150萬(wàn)元，折舊期為10年，每年折舊費(fèi)為150÷10=15萬(wàn)元；

④一個(gè)采暖季經(jīng)濟(jì)效益：1457.28-240-15= 1202.28萬(wàn)元。

5.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

高爐沖渣水余熱回收系統(tǒng)運(yùn)行后，由于沖渣水水溫的降低，渣池內(nèi)的浮渣減少，有利于渣的沉淀，過(guò)濾池內(nèi)的渣量減少，延長(zhǎng)了渣池定修清理工作和反沖泵的反沖時(shí)間，節(jié)約了大量的人力、材料及設(shè)備資源，有利于更好地進(jìn)行高爐生產(chǎn)與維護(hù)。

同時(shí)該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，減少了蒸汽的使用量，間接減少了標(biāo)煤的使用，減少了對(duì)環(huán)境的污染，取得了廣泛的社會(huì)效益。

5.3 改造效果

經(jīng)過(guò)1個(gè)采暖季的運(yùn)行，該系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，生活區(qū)室內(nèi)熱環(huán)境指標(biāo)能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，而且同之前所采取的蒸汽供熱系統(tǒng)相比較，室內(nèi)環(huán)境濕度適中，取熱效果顯著，得到了生活區(qū)居民的一致好評(píng)。

6 結(jié)束語(yǔ)

高爐沖渣水余熱回收冬季供暖系統(tǒng)解決了鋼鐵企業(yè)高爐沖渣水余熱回收難的問(wèn)題，不僅充分利用了沖渣水的余熱，為企業(yè)節(jié)約了大量蒸汽能源，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且沒(méi)有廢水廢渣排放，是一個(gè)零排放的節(jié)能減排系統(tǒng)，取得了廣泛的社會(huì)效益，有利于循環(huán)經(jīng)濟(jì)更好的發(fā)展。

Transformation of Waste Heat Recovery System for Blast Furnace Slag W ashing W ater

Li Wenjun,Zhao Zengqiang
(Tianjin Tiantie Metallurgy Group,Handan,Hebei 056404,China)

Tiantie Group transformed its blast furnace slag washing water system to recover the waste heat from the slag washing water for winter heating,which has made good effect of waste heat utilization and energy saving.

slag washing water;waste heat recovery;heat exchanger;winter heating

TK115

B

1006-6764（2015）08-0057-02

2015-03-04

李文?。?986-），男，工程師，2008年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)，現(xiàn)從事高爐方面的管理技術(shù)工作。