摘 要： 本文綜述了國(guó)內(nèi)沖渣水余熱采暖利用現(xiàn)狀，并通過案例對(duì)直接換熱和間接換熱兩種方式進(jìn)行比較研究，間接換熱的形式重復(fù)利用沖渣水優(yōu)勢(shì)更加明顯，具有更好的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高爐；沖渣水；集中供暖；余熱

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.054

1 概 述

1.1 高爐沖渣水余熱利用大有可為

近年來，隨著冶金行業(yè)節(jié)能降耗、資源綜合利用和建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好型企業(yè)水平不斷提高，加強(qiáng)能源優(yōu)化利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、余熱余能利用已成為各鋼鐵企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，以往被忽視的高爐沖渣水的余熱利用已在部分企業(yè)得以開發(fā)。

高爐爐渣溫度高達(dá)1400 ～1500℃攝氏度，熱量大，屬高品質(zhì)的余熱資源。高爐渣處理方式多為水淬處理，與高溫爐渣進(jìn)行熱交換的沖渣水，水溫為60～80℃，濁度的質(zhì)量濃度為50～80mg/L，經(jīng)過渣水分離設(shè)施的濾池過濾后，濁度的質(zhì)量濃度能凈化到4～7mg/L，出水水溫為50～70℃。高爐爐渣帶走的熱量約占高爐總熱耗的16%左右。生產(chǎn)1t生鐵要產(chǎn)生 0.3～0.6 t 爐渣，每噸爐渣約含有（ 1.26～1.88） × 106 kJ的顯熱， 相當(dāng)于0.04～0.06 t標(biāo)準(zhǔn)煤的能量[1]。以2010年為例，中國(guó)高爐渣排量高達(dá)2億t計(jì)算，每年造成約1000萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量浪費(fèi)[2]。

1.2 我國(guó)目前高爐沖渣水余熱利用的現(xiàn)狀

沖渣水的利用方式主要有3種：一是供暖、供熱水，二是海水淡化（受地理?xiàng)l件限制），三是低溫余熱發(fā)電技術(shù)，余熱發(fā)電無疑是一個(gè)最有價(jià)值的研發(fā)方向，但由于其技術(shù)要求相對(duì)較高、投資回收期較長(zhǎng)，目前還處于研究開發(fā)階段。利用沖渣水進(jìn)行換熱，然后向浴室、食堂、游泳池供應(yīng)熱水，或給居民樓供暖，這些方式技術(shù)相對(duì)成熟，目前被部分鋼廠采納，并帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益。目前建成的沖渣水余熱利用工程以采暖方式為主，利用沖渣水的余熱采暖主要可通過兩種途徑來實(shí)現(xiàn)：其一，經(jīng)凈化后的高爐沖渣水進(jìn)入采暖系統(tǒng)各用戶的末端采暖設(shè)備直接換熱；其二，經(jīng)凈化后的高爐沖渣水通過高效換熱器與采暖熱水間接換熱。

自上個(gè)世紀(jì)80年代以來，一些鋼廠對(duì)此課題進(jìn)行了跟蹤。鞍鋼使用較早，高爐沖渣余熱水為鞍鋼和鞍山市鐵西區(qū)用戶供暖已達(dá)二十多年，原有余熱水量約3000m3/h。鞍鋼新1#高爐的投產(chǎn)后，增加余熱水量平均2300～2500m3/h。1999年，宣鋼投用了1260m3高爐沖渣水余熱采暖Ⅰ期工程[3]。濟(jì)鋼3200m3高爐沖渣水余熱已在2009年開發(fā)利用于廠區(qū)生產(chǎn)供暖。到目前為止，首鋼、萊鋼、邯鋼、安鋼、青鋼等北方鋼廠都已成功實(shí)施了高爐沖渣水余熱利用采暖工程。

我國(guó)尚有大量高爐沖渣熱水沒有得到有效利用，造成了余熱余能的巨大浪費(fèi)，而且沖渣水溫過高大量水蒸氣逸出，浪費(fèi)了寶貴的水資源，還造成了環(huán)境的二次污染，加劇了周圍設(shè)施腐蝕程度。

2 案例分析

2.1 直接式換熱系統(tǒng)

以河北某鋼鐵廠為例，介紹高爐沖渣水余熱利用直接采暖系統(tǒng)的基本形式和組成。

2.1.1 系統(tǒng)組成

目前運(yùn)行的直接式換熱系統(tǒng)，沖渣水多采用平流沉淀與高效自清洗過濾器相結(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)后部由水渣/鵝卵石和鋼絲網(wǎng)匹配的過濾層沉淀池，過濾后絕大多數(shù)雜質(zhì)留著了沉淀池，后再滲入清水池，再由水泵加壓后送到采暖用戶，水泵出口安裝高精度自清洗過濾器，清除細(xì)小的懸浮物。

2.1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

以河北某鋼廠為例，此鋼廠用于沖渣水采暖的為1座3200m3高爐，經(jīng)凈化后的高爐沖渣水直接送到新區(qū)煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋、燒結(jié)、焦化、自備電廠和辦公、公輔區(qū)域，最遠(yuǎn)處來回約7km?？偛膳恳话銥?500m3/h，最大為2000m3/h。

沖渣水采暖直接換熱系統(tǒng)，熱水泵經(jīng)兩級(jí)過濾后將高爐沖渣水直接送至采暖用戶直接換熱。渣水凈化站出口處的供水溫度為62.5℃，回水溫度為47.5℃；各區(qū)域采暖用戶入口供水溫度為60℃，回水溫度為50℃，采用散熱器采暖。此高爐沖渣水余熱利用采暖工程于2009年初投入使用，采暖效果很好，但存在末端用戶管道及散熱器經(jīng)常堵塞問題，一個(gè)采暖季需拆卸檢修三、 四次， 給用戶帶來極大不便。

2.2 間接采暖系統(tǒng)

以山東某鋼鐵廠為例，介紹高爐沖渣水余熱利用間接采暖系統(tǒng)的基本形式和組成。

2.2.1 系統(tǒng)組成

高爐沖渣水經(jīng)濾池過濾后，用熱水泵送至換熱站，再經(jīng)過二級(jí)、三級(jí)過濾，濾后的清水經(jīng)板式換熱器對(duì)二次側(cè)采暖循環(huán)水進(jìn)行加熱，換熱后的沖渣水回到吸水井，與旁通到吸水井的部分供水采用水泵加壓送渣處理裝置沖渣使用。主要設(shè)備和構(gòu)筑物有：反洗風(fēng)機(jī)房、濾池及閥門室、熱水泵站、自清洗過濾器、砂過濾器和加藥裝置。

2.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

山東某鋼廠一期為1座1950m3的高爐，可利用沖渣水量1200m3/h，制取采暖熱水量800m3/h，高爐的沖渣水經(jīng)凈化站多級(jí)凈化后進(jìn)入高效板式換熱器，與采暖熱水系統(tǒng)的回水進(jìn)行水-水換熱，板式換熱器熱側(cè)沖渣水的進(jìn)水溫度65℃，換熱后出水溫度55℃并返回高爐沖渣水系統(tǒng)；板式換熱器冷側(cè)采暖水的進(jìn)水溫度48～50℃，換熱后的出水溫度63℃。換熱后63℃的采暖熱水通過采暖供水循環(huán)泵，從外網(wǎng)送至用戶?？紤]沿途損失，到達(dá)用戶時(shí)的采暖溫度為61.5℃。進(jìn)入末端用戶點(diǎn)的進(jìn)水溫度為60℃，回水溫度為50～52℃，采用散熱器采暖。

3 直接換熱與間接換熱系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)

直接換熱的優(yōu)點(diǎn)主要是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，一次性投資較低；由于是直接換熱，熱損耗相對(duì)小些。但不足主要在于：

（1）高爐沖渣水工藝流程和采暖熱水系統(tǒng)不能保持各自的獨(dú)立，一個(gè)系統(tǒng)的某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就會(huì)直接影響另一個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，一旦水系統(tǒng)堵塞，很難發(fā)現(xiàn)是在何處堵塞，不利于事故的排除和發(fā)現(xiàn)；

（2）沖渣水里的雜質(zhì)不能全部去除，長(zhǎng)時(shí)間在采暖熱水系統(tǒng)里運(yùn)行會(huì)堵塞末端采暖設(shè)備；

（3）沖渣水循環(huán)系統(tǒng)水質(zhì)成分復(fù)雜、 各種有害物質(zhì)含量高，氯離子含量達(dá)到約 600 mg /L 以上，并且溶解性固體、含鹽量和含氧量都很高，直接用于采暖將造成整個(gè)系統(tǒng)的腐蝕與結(jié)垢，對(duì)采暖設(shè)備的腐蝕大；為保證采暖熱水系統(tǒng)的運(yùn)行正常，需對(duì)水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)分析并不斷的投藥以保持水質(zhì)的穩(wěn)定，浪費(fèi)了大量的人力和物力。

間接采暖雖然一次投資費(fèi)用相對(duì)高些，熱損耗相對(duì)大些，但可避免直接采暖的不足，采暖熱水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)，一旦高爐系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也可啟動(dòng)蒸汽加熱系統(tǒng)，保持部分供暖。閉式系統(tǒng)水壓穩(wěn)定，有利于系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，也簡(jiǎn)化了管理和維護(hù)，節(jié)約了成本。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，回收高爐渣余熱可以提高能源利用效率，減少二氧化碳排放量，有助于改善鋼鐵企業(yè)的環(huán)境，是節(jié)能減排、變廢為寶的典型應(yīng)用，值得推廣，但是在設(shè)計(jì)中要優(yōu)先考慮間接采暖的方式，在選型方面要多考慮防止堵塞問題。另外，還可以考慮開發(fā)非采暖季節(jié)的余熱利用途徑，壁如用于小區(qū)內(nèi)熱水供應(yīng)、低溫余熱制冷等，使高爐沖渣水大量余熱得以更加高效利用。

參考文獻(xiàn)：

[1]許麗麗.高爐渣沖渣水余熱供暖監(jiān)控系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].青島：青島理工大學(xué)，2011.

[2]王海風(fēng)，張春霞，齊淵洪.高爐渣處理和熱能回收的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].中國(guó)冶金，2007，17（06）：53.

[3]劉紅斌，楊冬云，楊衛(wèi)東.宣鋼利用高爐沖渣水余熱采暖的實(shí)踐[J].能源與環(huán)境，2010（03）：45-46.

作者簡(jiǎn)介：王濤（1985-），男，山東菏澤人，碩士，工程師，主要工作領(lǐng)域：暖通空調(diào)設(shè)計(jì)。