利用高炉冲渣水余热直接供暖的应用

1、第 卷 第 期年 月中国冶金 ，：利用高炉冲渣水余热直接供暖的应用徐小刚， 杨世辉（中冶赛迪工程技术股份有限公司 ，重庆 ）摘 要：介绍某钢铁企业近 个月的高炉冲渣水直接换热供暖应用情况。 结果显示 ：新型无触点的单通道换热器 可以有效避免冲渣水杂质对换热器的堵塞和腐蚀。冲渣水经过换热后 ，温 度能降低到 以下 ，满足冲渣工艺用 水要求 ，而采暖水温度则能够从 提高到 ，满 足供暖要求。该系统经济效益和环境效益都十分突出。 关键词：高炉冲渣水；余热利用；直接换热供暖文献标志码 ：文章编号 ：（） ， （，）：， ：；据国家统计局统计， 年中国粗钢产量达到 亿，约占全世界产量的，巨大钢铁产量的背

2、后 是巨大的能源消耗。据估算，中国钢铁行业总能耗占 中国工业能耗的。近年来，随着节能减排工艺 和设备的推广，中国钢铁工业余热回收率逐步提高、吨 钢能耗大幅下降。年，中国钢铁工业余热余能的 回收利用率，达到，但相对于日木新日铁等先 进企业 的余热回收利用率，还存在不小差距。 目前，实现回收的余热资源主要集中在高温和中温余 热，而低于的低温余热的回收率还不到。炼铁是钢铁生产中耗能最大的工序 ，其 能耗占 总能耗的以上。高炉生产生铁产 生 高炉渣，温 度 高 达，每 吨 高炉渣含有的 显热，相 当于标煤。高 炉渣一般是采用大量水快 速淬冷和粒化后回收利用 ，冲渣水 则采用冷却塔冷 却后重 复 使 用

3、，高 炉 渣 的 显 热 被 白 白 浪 费 掉。 以 年中国高炉渣 排量高达 亿计算，每 年造成 约 万标 准 煤 的 热 量 浪 费。 冲 渣 水 温 度 一 般仅为，难 以 回 收 利 用。 济 南 钢 铁等 企业探索了利用冲渣水余热供暖的应用 ，但 是存在工艺系统复杂、需 要对冲渣水过滤 、易 堵塞、取 热量 小等问题，本文介 绍了某钢铁企业利用高炉冲渣水 余热直接供暖的应用研究。 概述某钢铁企业号高炉体积为，炉 渣采用 环保 法，设有 两套冲渣水循环系统 ，每 套 冲渣 水 水 量 为，冲 渣 后 热 水 温 为 ，冲渣水 经 泵 提 升后上冷却塔进 行 冷 却 ，冷 却 后的水进入

4、冷水池，再由泵加压送冲渣水箱循环使 用。冲渣水水质如表 所示。表 冲渣水水质分析数据 指标 总铁含量 （） （） （） （） （）（）（）（）（）平均值研究取值作者简介：徐小刚（），男 ，大学本科，工程师；：；收稿日期 ：中国冶金第 卷可以看出，高 炉冲渣水中成分复杂，悬 浮物非常 多，高达，特 别是水中有矿棉类丝状物 质，容易造 成沉积、钩 挂、堵 塞及磨损。各种阴、阳 离 子含量比较多，腐蚀性比较大，腐蚀机制也比较复杂。 常规冲渣水换热器腐蚀和堵塞情况如图所示。图 常规冲渣水换热器腐蚀 、堵 塞情况图 工艺流程及核心设备 工艺流程针对该钢铁企业冲渣水余热利用的 问 题 ， 年开展了相关研究

5、，于年采暖季实现冲 渣水直接换热供暖应用 ，运行个月未出现堵塞 、腐 蚀和结构现象。工艺流程如图所示。图 冲渣水余热直接换热供暖工艺流程图 该流程工作原理为：冲渣后的热水经泵提升后 ， 通过冷却塔底部的旁通管进入新型无触点的单通道 换热器，控 制 流 速、流 态、板 型 等 参 数，实 现 快 速 换 热，降温后进入 冷水池。 采暖回水经过新型无触点 的单通道换热器后温度升高到采暖热水要求 ，经 过采暖供水泵加压后 ，送采暖用户循环使用。该工艺流程具有以下特点：（）工艺流程比较短， 阻力较小，有 效取热量大。（）采 用新型无触点的单 通道换热流程，不需要过滤直接换热，换热器不堵塞， 腐蚀、磨损

6、控 制在能承受范围内。（）冲 渣水被冷却 到以下，保证冲渣工艺正常用水要求。（）采暖 热水温度能从提高到，满足供暖要求。 核心设备该工艺核心设备为新型无触点的单通道 换 热 器。该换热器采用无触点设计 ，有效避免了堵塞问 题；材质选 用 （ ）铁 素 体 （ ） 奥氏体组成的双相不锈钢 ，有效避免了腐蚀和磨损 问题。该设备主要参数如表 所示。表 新型无触点的单通道换热器主要参数 型号流 速（）通道宽 度雷诺数介质流态带状流流程无触点单通道流程 换热器板型鼓泡型（ 型）运行效果及效益分析 运行效果年采 暖 季，该 套 系 统 （换 热 能 力 为 冲渣水，采暖二次水）实现连续 个月稳定运行，提供

7、了厂区办公及厂房 万 的 冬季采暖。运行过程中冲渣水温度和换热后冲渣水 温度变化如图所示。图 冲渣水温度和换热后冲渣水温度变化图 第 期徐小刚等 ：利用高炉冲渣水余热直接供暖的应用由图 可以看出，该 钢铁企业高炉冲渣水温度 很高，但变化范围较大，温度变 化范围为 ， 在运行过程中温度变化范围也较大。采用该冲渣水 直接换 热 供 暖 系 统 后，冲 渣 水 的 温 度 能 够 降 低 到以下，不用再冷却，可直接用于冲渣工艺用水 。 系统运行过程中换热器进水和出水温度变化如图所示。图 换热器进水和出水温度变化图 由图 可以看出，换 热器出水温度比进水温度 提高了。 后 期 通 过 改 造 外 部

8、供 暖 系 统，保 证换热器进水温度稳定在 左 右，出 水温度随着 冲渣水温度稳 定 变 化，平 均 温 度 能 达 到 ，满 足供暖要求。 经济效益分析如果整个高炉冲渣水全部实施该系统 ，投 资约 为万元，设备 使 用 年 限 为 年，年 折 旧 费 用 为 （） 万 元 （残 值 率 按 照 计）。该系统直接利用原有系统中的水泵 ，换热器无 用电设备，不耗水，基本没有动力消耗。换热器为无 人操作，需要配备点 检和维修人员 （以 人计，劳 务 费为每人每 月 元 ），采 暖 周 期 ，每 年 人 工 成本为 万 元。 而 该 系统 可以使采暖水温度由 提 高到 ，采 暖水流量能达 到 以上。

9、假如采用蒸汽为采暖水加热 ，则 需要蒸汽量 为，折 算标煤为 。 如果该钢铁企 业供暖时 间 按 计 算，每 天 冲 渣 次 数 次，每 次有效换热时间 ，则 一个采暖周期所 节 省 的 标煤量为，标 煤价 格按元计算，则 在一个采暖周期利用冲渣热 水余热进行采暖可以节省能源费用 为 万元。 冲渣 水通过换热器换热后 ，能 够满足冲渣工艺的要求，不需要再上冷却塔冷却 ，可以省掉冷却塔运行的 电费和因蒸发而损失的水费。 可以看出，该 系统经 济效益十分突出。采用余热供暖后，还 可以避免燃煤供暖过程中 烟尘、二氧化硫、氮氧化物和炉渣等污染物的排 放， 环保效益也十分突出。结论（）经 过 年 采 暖

10、 季 近 个 月 的 验 证，高炉冲渣水直接换热供暖是可行的 。（）高炉冲渣水成分复杂，悬 浮物多，常 规换热 器易腐蚀和堵塞，新型无触点的单通道换热器可以 很好地解决这些问题。（）冲渣水经过 换热后，温 度能降低到 以 下，满足冲 渣 工 艺 用 水 要 求 ，而 采 暖 水 温 度 则 能 从 提高到，满足供暖要求。（）如果 该 高 炉 冲 渣水全部实现换热供暖 ，则 一个采暖周期内就可节省能源费 用 万元，还 可节省冷却塔的运行费用和减少燃煤过程中的污染 排放，经济效益和环境效益都十分突出 。参考文献： 白华夏钢铁企业节能减排分析及余热回收供暖的研究 邯郸 ：河 北工程大学 ， 王建军，蔡九 菊，陈 春 霞，等中国钢铁工业余 热 余 能 调 研 报告工 业加热 ，（）： ， ， ：， 马光宇，蔡九菊，谢国威钢铁企业低温余热源热泵技术及 其应用中 国冶金 ，（）： 蔡九菊，王建 军，陈 春 霞，等钢铁企业余热资 源 的 回 收 与 利用钢 铁 ，（）： 张寿荣，毕学工中国钢铁工业 排放状况及减排的途径 中国钢铁年会论文 集 北 京 ：中 国 金 属 学 会， 董家华，王伟，高成康高炉渣冲渣水余热