高效板式換熱器在高爐沖渣水余熱回收系統(tǒng)中的應(yīng)用

董成杰

摘要：高爐沖渣水所含熱量巨大，但是渣水中所含成分復(fù)雜，如何經(jīng)濟(jì)有效安全的利用是目前的難題。本文分析了當(dāng)前渣水余熱利用的幾種形式及優(yōu)缺點(diǎn)，引用實(shí)例分析了高效板式換熱器在渣水余熱利用中優(yōu)勢(shì)及巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：沖渣水余熱；板式換熱器；節(jié)能

一. 概述

高爐沖渣池是冶煉過(guò)程中最末端工藝，高爐沖渣是指將高爐排出的熔融狀態(tài)的廢渣進(jìn)行水淬，使之粒化的過(guò)程。水淬主要處理工藝有：過(guò)濾法（OcP）、因巴法、拉薩法、圖拉法、明特克法等。高爐煉鐵后產(chǎn)生的大量高溫爐渣通過(guò)沖渣水進(jìn)行冷卻，這一過(guò)程中能夠產(chǎn)生大量溫度在70～85℃的熱水。沖渣水所含熱量巨大以一臺(tái)630m3高爐為例，沖渣水一天所攜帶的熱量約408MW（約合50t標(biāo)準(zhǔn)煤）。高爐沖渣水低溫余熱的特點(diǎn)是：熱源溫度較低，但其流量卻相當(dāng)大。回收高爐沖渣水的余熱，既能節(jié)約能源，又能保護(hù)環(huán)境，具有重要的意義。目前，提出對(duì)沖渣水余熱的回收方式有：利用沖渣水采暖或作浴池用水；沖渣水余熱發(fā)電。

二. 當(dāng)前渣水余熱利用的形式

1.采用平流池沉淀與高效自清洗過(guò)濾器相結(jié)合的工藝。在沖渣水退水管道上安裝鋼絲隔離網(wǎng)， 水流經(jīng)后部由鵝卵石和鋼絲網(wǎng)編配的過(guò)濾層沉淀池， 過(guò)濾后絕大部分雜質(zhì)留在沉淀池， 后再滲人清水池， 再由水泵加壓后直接供往采暖用戶。水泵出口安裝高精度自清洗 過(guò)濾器， 清除細(xì)小的懸浮物， 保證采暖水的暢通。

優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資低

缺點(diǎn)：沖渣水的總?cè)芙夤倘芪锾?，水平衡狀很容易被打破，溶解度低的物質(zhì)易析出而形成松散水垢，高速過(guò)濾器又不能使沖渣水中的懸浮物充分的過(guò)濾，加上采暖未端的水流速較低，懸浮物極易沉積造成未端管道堵塞。且管道腐蝕嚴(yán)重。

典型用戶：宣鋼8#高爐沖渣水采暖系統(tǒng)。

2. 水渣池中的沖渣水（一次熱媒）經(jīng)沖渣水循環(huán)泵進(jìn)入換熱系統(tǒng)，經(jīng)沖渣水專用過(guò)濾器兩級(jí)過(guò)濾后進(jìn)入換熱器，沖渣水在換熱器內(nèi)通過(guò)沖渣水專用換熱器與采暖水進(jìn)行間接換熱，把熱量傳遞給采暖水，降溫后排回沖渣水池。二次冷媒的采暖回水經(jīng)循環(huán)泵打入換熱器被加熱后供用戶使用，周而復(fù)始實(shí)現(xiàn)供暖。

優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，沖渣水不進(jìn)入末端換熱系統(tǒng)有效的解決了末端管路的腐蝕。換熱器選用耐腐蝕材質(zhì)維護(hù)簡(jiǎn)單成本低。

缺點(diǎn)：初投資高.由于沖渣水中氯離子含量高對(duì)普通的鋼材及普通不銹鋼有腐蝕作用，很多企業(yè)為了降低投資選用普通不銹鋼或雙向不銹鋼作為過(guò)濾器及換熱器的主要用料，造成換熱系統(tǒng)在運(yùn)行一段時(shí)間后換熱器及過(guò)濾器腐蝕嚴(yán)重，換熱器阻力加大換熱效率明顯降低，換熱后的采暖水難以達(dá)到設(shè)定溫度影響采暖效果。

典型用戶：河北敬業(yè)鋼鐵集團(tuán)。太剛5#高爐。濟(jì)鋼3臺(tái)750m3高爐等。

三.具體案例分析

3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容

鑌鑫特鋼有限公司擬提取1#2#兩臺(tái)680立高爐的沖渣水余熱。供生活區(qū)采暖及生活熱水需提取渣水熱量16.8MW，采暖面積8萬(wàn)平方米（生活區(qū)6萬(wàn)平方米.生產(chǎn)區(qū)2萬(wàn)平方米）采暖負(fù)荷6.4MW，加熱電廠冷凝水160 t/h采暖負(fù)荷5.6MW，

3.2渣水原始參數(shù)

沖渣水成分：

總硬度： 890.89mg/L

鈣離子濃度 278.56mg/L

總堿度 76.27mg/L

氯離子 536.47mg/L

總?cè)芄?2246 mg/L

PH值 8.9

3.3換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

換熱站內(nèi)設(shè)置高爐沖渣水余熱回收系統(tǒng)1套，系統(tǒng)中主要設(shè)備包括：沖渣水一級(jí)過(guò)濾器、沖渣水一級(jí)過(guò)濾器、渣水專用換熱器、過(guò)濾器配套設(shè)備、超聲波防結(jié)晶阻垢設(shè)備、水泵閥門(mén)系統(tǒng)設(shè)備、儀表系統(tǒng)設(shè)備和電控系統(tǒng)設(shè)備等。

3.3.1水循環(huán)系統(tǒng)

高爐沖渣水的一次熱媒系統(tǒng)（ 高溫高爐沖渣水），在PLC控制下，按照所需流量流經(jīng)換熱器，將熱量傳遞給二次冷媒（ 被加熱水），降溫后回流到冷卻水池；二次冷媒回水首先進(jìn)入循環(huán)水泵，再進(jìn)入換熱器，獲取熱量后供至用戶，供水溫度由智能溫控裝置自動(dòng)控制。

3.3.2壓力控制系統(tǒng)

二次熱媒回水壓力處于某一設(shè)定范圍內(nèi)，二次熱媒回水壓力低于設(shè)定范圍下限時(shí)補(bǔ)水泵自動(dòng)開(kāi)啟升壓，壓力達(dá)到設(shè)定范圍上限時(shí)補(bǔ)水泵自停。二次熱媒回水壓力超過(guò)設(shè)定范圍上限1.1倍時(shí)，補(bǔ)水箱電磁閥打開(kāi)膨脹水量開(kāi)始流回補(bǔ)水箱，二次熱媒回水壓力超過(guò)設(shè)定范圍上限1.2倍時(shí)安全閥排水泄壓，維持二次熱媒回水壓力適宜。

3.3.3溫度控制系統(tǒng)

溫度控制裝置，根據(jù)室外溫度變化調(diào)節(jié)采暖供水溫度，調(diào)節(jié)采暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷，避免室內(nèi)溫度受氣候變化而出現(xiàn)的過(guò)冷、過(guò)熱，維持溫暖、舒適的室內(nèi)環(huán)境，并最大程度地節(jié)省能耗。

3.4主要設(shè)備選型

3.4.1沖渣水過(guò)濾機(jī)組參數(shù)

換熱站過(guò)濾系統(tǒng)是余熱回收系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，由沖渣水一級(jí)過(guò)濾器和二級(jí)過(guò)濾器組成沖渣水過(guò)濾器，一級(jí)過(guò)濾器過(guò)濾精度1000 um，一級(jí)過(guò)濾器過(guò)濾精度300 um，濾網(wǎng)材質(zhì)為鈦編制網(wǎng)，自沖洗時(shí)間為30s.

3.4.2沖渣水專用換熱器參數(shù)

由于沖渣水氯離子濃度為536mg/L，根據(jù)氯離子在不銹鋼中的使用范圍。換熱站選用2臺(tái)沖渣水專用鈦板換熱器。

3.4.3其他相關(guān)設(shè)備參數(shù)

1）采暖水管道除污器，管徑：DN450。

2）沖渣水超聲波防結(jié)晶阻垢裝置，安裝方式：戶外。

3.5投資估算及經(jīng)濟(jì)分析

3.5.1 投資估算

本項(xiàng)目靜態(tài)投資約2000萬(wàn)元，其中

渣水換熱站約：1200 萬(wàn)元（其中設(shè)備投資700萬(wàn)元），占靜態(tài)投資的60 %；

供熱管網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用約： 500萬(wàn)元，占靜態(tài)投資的25%；

新增加熱用戶及舊用戶改造：300萬(wàn)元，占靜態(tài)投資的15%。

3.5.2 經(jīng)濟(jì)分析

項(xiàng)目年總收益797.7萬(wàn)元。

項(xiàng)目年耗電量（按供熱量比例×視在功率×24×350）：（6.4×120×0.5+5.1×350×0.25+7.7×350×1）÷（19.2×350）×340×24×350=1498231kWh。按0.56元/kWh計(jì)算，年電費(fèi)83.9萬(wàn)元。

項(xiàng)目年耗新水量：1000×2%×24×350=168000t，按2元/t計(jì)算，年水費(fèi)33.6萬(wàn)元。

項(xiàng)目年工人工資40萬(wàn)元。

項(xiàng)目年總成本157.5萬(wàn)元。

項(xiàng)目年凈收益640.2萬(wàn)元。

四、結(jié)束語(yǔ)

板式換熱器在鑌鑫使用一個(gè)采暖季后系統(tǒng)運(yùn)行良好，換熱效率高，克服了其他換熱器普遍存在的結(jié)垢堵塞現(xiàn)象，采暖水水溫一直在70℃以上，采暖洗浴效果良好，節(jié)約了大量蒸汽，給鑌鑫鋼鐵帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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