高炉冲渣水余热利用

昆明冶金高等专科学校毕业论文学院：冶金材料学学院专业：冶金技术班级：冶金1239班姓名：起赵林学号：**********论文题目：高炉冲渣水余热回收利用指导教师：***2015年2月10日高炉冲渣水余热回收利用摘要高炉冲渣是在高炉冶炼的末端工艺，高炉炼铁后产生的大量高温炉渣通过冲渣水进行冷切，在这个过程中能够产生大量温度在70℃-85℃的热水。

高炉冲渣水作为一种废热能源，因其温度稳定、流量大的特点，正逐渐成为余热回收利用的研究热点。

目前，对冲渣水余热的回收方式有利用冲渣水采暖、浴池用水和余热发电。

将其回收利用既能做到节约能源，争取能源的最大化利用，又能保护环境，它将成为冶金工厂的一个焦点。

正看到了这一点，本次，我结合了高炉冲渣水余热利用的可行性分析及高炉冲渣水余热利用的现状和技术发展分析与实践等的探究。

让我更近一步的了解高炉冲渣水余热回收与利用。

关键词：高炉冲渣水能源环保余热回收利用目录摘要1绪论2 浅析高炉冲渣水余热利用2.1高炉冲渣水简介2.2 高炉冲渣水余热回收的意义3 高炉冲渣水余热利用的可行性分析3.1高炉冲渣水余热参数3.2 高炉冲渣水余热回收利用效益分析4 高炉冲渣水余热利用的现状4.1 高炉冲渣水余热利用现状4.2 高炉冲渣水用于冬季采暖4.3 目前冲渣水余热利用存在问题5 高炉冲渣水余热利用技术发展分析与思考 5.1高炉冲渣水余热利用技术发展分析5.2高炉冲渣水余热利用技术的思考6高炉冲渣水余热利用技术的创新6.1高炉冲渣水余热利用技术6.2高炉冲渣水余热利用技术的创新 6.3 余热回收应用案例7高炉冲渣水余热供暖工程中的应用7.1 高炉冲渣水的过滤7.2 水泵流量及扬程7.3 泵房的布置7.4水泵安装高度7.5其他事项8高炉冲渣水余热采暖实践8.1 技术方案选择8.2 工程实施8.3开车调试8.4运行效果结论参考文献1 绪论随着能源与环境问题的日益突出，我国钢铁企业对节能降耗的重视程度进一步提高。

充分挖掘企业内余热余能的回收潜能，降低产品成本，创造新的经济效益，成为新形势下钢铁企业的重要工作之一。

高炉冲渣水作为一种低温废热源，具有温度稳定、流量大的特点，如何让冲渣水发挥余热利用的效益，也逐渐成为一个研究课题。

目前我国高炉炉渣处理工艺主要是水淬渣工艺方式。

高炉内1400℃-1500℃的高温炉渣，经渣口流出，在经渣沟进入冲渣流槽时，以一定的水量、水压及流槽坡度，使水与熔渣流成一定的交角，冲击淬化成合格的水渣。

在炼铁工序中，冲渣消耗的新水占新水总耗的50%以上。

冲制1吨水渣大约消耗新水1-1.2吨，循环用水量约为10 吨左右。

按照我国钢铁生产产量5 亿吨，按350千克渣比计算，仅用于冲渣的新水消耗就超过1.5亿吨，占钢铁工业新水消耗的4%。

由冲渣水带走的高炉渣的物理热量占炼铁能耗的8%左右，大约相当于21 千克/ 标煤（按350 千克/ 吨铁计算）。

循环水池的水温范围60℃-85℃，属于工业低温废热源，如果不加以利用，这部分能量就会被白白浪费。

而高炉冲渣是在高炉冶炼的末端工艺，高炉炼铁后产生的大量高温炉渣通过冲渣水进行冷切，在这个过程中能够产生大量温度在70℃-85℃的热水。

高炉冲渣水作为一种废热能源，因其温度稳定、流量大的特点，正逐渐成为余热回收利用的研究热点。

目前，对冲渣水余热的回收方式有利用冲渣水采暖、浴池用水和余热发电。

将其回收利用既能做到节约能源，争取能源的最大化利用，又能保护环境，它将成为冶金工厂的一个焦点。

2浅析高炉冲渣水余热利用2.1高炉冲渣水简介高炉熔融炉渣的温度高达1400℃~1500℃，其热量大，属于高品质的余热资源。

我国高炉渣的处理工艺主要采用水淬处理，大量高温炉渣通过冲渣水进行冷却，产生大量温度为70℃~95℃的热水。

(高炉冲渣水水温表见表1) 通常，为了保证冲渣水的循环利用，需要将这部分冲渣水沉淀过滤后引入空冷塔，降温到50℃以下再次循环冲渣，或自然降温后继续循环冲渣。

这个过程损失了大量的热量，既造成了能源的浪费，又对环境造成了污染。

表1 高炉冲渣水水温表2.2 高炉冲渣水余热回收的意义高炉冲渣水作为一种废热能源，（其冲渣水的化验值如表2），因其温度稳定、流量大的特点，正逐渐成为余热回收利用的研究热点。

目前，对冲渣水余热的回收方式有利用冲渣水采暖、浴池用水和余热发电及海水淡化，海水淡化较好，此不仅可常年回收冲渣水余热、减少电站抽汽、提高发电效率，而且系统简单，占地面积小，便于管理维护，冲渣水余热量（86.35×108kJ/h）超过海水淡化消耗热量（2.90×108kJ/h）这即可收回成本，又能保护环境。

将来还会有大的发展空间。

现在国内对高炉冲渣水余热利用的采暖和浴池用水已近有了好的收益，而余热发电也正在发展，相信不久的将来这将成为冶金工厂不错的效益。

表2 冲渣水化验值2.3 高炉冲渣水余热回收的优越性目前国内采用最低的高炉渣处理方法是“ＯＣＰ”法,为了降低高炉冲渣水的温度以使其循环利用、减少排放,处理系统中需要配备冲渣水-空气冷却塔、鼓风机等设备,大量冲渣水需要在冷却塔中由空气降温,既没有回收其余热,又多消耗了动力,同时仍然有较大量的水排放,浪费了能源,污染了环境,还需要对冲渣水的循环过程不断补充新鲜水。

本文提出的高炉冲渣水的余热回收方案解决了上述处理方法的这些弊端,不仅节能减排,减少了炼铁工艺过程中的水资源消耗,而且还可获得高品位的电能,同时将有助于改善炼铁高炉周围的环境状况,减少工业水的热污染,减轻工厂区热岛效应。

3高炉冲渣水余热利用的可行性分析3.1高炉冲渣水余热参数冲渣水循环量 2 880 t/h，冲渣水进口温度≥95 ℃，冲渣水回水温度≤50 ℃，蒸汽外排温度≥130 ℃，蒸汽外排流量≥137 t/h，外供蒸汽量114 t/h，外供蒸汽温度150 ℃，除盐水回水温度50 ℃，外供蒸汽压力0.4 MPa（绝压），补水量137 t/h。

高炉可回收的冲渣水余热热量计算式：Q余＝m1Δhr＋m2Δhq，（1）式中：Q余为余热回收热量，kJ/h；m1为冲渣水进换热器流量，t/h；m2为蒸汽外排流量，t/h；Δhr为换热器进、出口冲渣水焓差，kJ/kg；Δhq为换热器进、出口冲渣蒸汽焓差，kJ/kg。

130 ℃时蒸汽焓为2 736.3 kJ/kg，150 ℃时蒸汽焓为2 752.8 kJ/kg；95 ℃时水焓为398kJ/kg，50 ℃时水焓为209.4 kJ/kg。

将冲渣水余热参数带入式（1），得Q余为86.35×108kJ/h。

从以上计算得知高炉冲渣水蕴藏这巨大的能源，合理开发利用能为冶金企业带来了可观的效益。

3.2 高炉冲渣水余热回收利用效益分析综合上述分析，高炉冲渣水拥有巨大的余热资源，其余热回收高效利用的经济效益、环保效益和社会效益显著。

经济效益。

目前高炉冲渣水余热可用于钢铁企业的鼓风预热、除盐水预热、混料加热、设备的除湿和食堂澡堂热水等供应。

该技术在钢铁企业推广可减轻钢企节能减排的压力，增加钢企收入。

高炉冲渣水余热利用项目投资回收期仅为一个采暖期，还能申请国家节能资金补助，并且通过收取采暖费的方式，为钢企创造效益，节约成本。

同时，由于回收期短，经济效益显著，为钢厂发展非钢产业提供了新途径。

环境效益。

高炉冲渣水高效回收利用技术可大大减少雾霾产生。

北方地区采用高炉冲渣水余热回收替换燃煤锅炉采暖（或置换燃气锅炉的煤气用于发电），杜绝了燃煤锅炉外排废气、SO2等污染物的排放，减少雾霾的发生。

同时，不需要购买大量的燃气或不需要储存燃煤的仓库，也没有运输燃煤的物流环节，人力、物力成本也大大减少，同时减轻城市运转压力。

南方地区钢厂发展低温余热资源产业化的有机朗肯低温余热发电技术（ORC），将高炉冲渣水余热回收用于低温余热发电，其市场前景广阔。

社会效益。

高炉冲渣水余热回收利用技术和创新管理驱动了钢厂与城市的绿色融合，为城市与钢铁企业融合发展提供了新途径。

据不完全统计，全国有39家城市型钢厂或都市型钢铁企业。

钢厂为城市居民小区供热采暖或制冷，城市中水或其它工业废水供城市型钢铁企业进行处理回用，钢企与城市水资源形成梯级循环利用、和谐发展。

城市型钢铁企业与城市形成互相依存、和谐共融的健康发展局面，走出一条钢厂与环境、城市和谐发展的新道路。

推广高炉冲渣水余热利用项目以来，2013年有20余家企业签订并实施了该项目，当年为用户节煤15.43万吨，减排二氧化碳55.87万吨，减排二氧化硫178吨，减排氮氧化物1550吨，减排粉尘349.2吨。

预计2015年我国年产7.6亿吨生铁，则每年高炉渣量约为2.43亿吨，若其中30%的高炉炉渣余热高效回收利用，则每年可利用的高炉渣量有0.73亿吨。

1吨高炉渣所含的热量相当于0.058吨标准煤，年节能能力为423万吨，碳减排量为1117万吨CO2。

目前高炉冲渣水专用换热器可实现规模化生产，年产1000台（套），生产能力完全能够满足用户需求。

结合以上经济效益分析，综合高炉冲渣水采暖和发电两个利用方向，可避免供暖利用时间的限制，又可避免单纯发电投资回收期长的缺陷，并取得巨大的经济效益，在较短的时间内回收成本，值得在钢铁行业推广。

4 高炉冲渣水余热利用的现状4.1 高炉冲渣水余热利用现状目前对高炉冲渣水的余热加以利用的钢铁厂主要集中在北方，余热利用的方式也主要是直接将显热利用于北方冬季采暖系统，这种利用方式的特点是：(1)技术简单，设备投资低；(2)主要是利用冲渣水的显热，利用效率低；(3)受季节性影响较大，冬季用于采暖，夏季不能利用；(4)直接将冲渣水送至采暖管网，容易造成管网堵塞，且由于管网系统庞大，清洗工作量大。

4.2 高炉冲渣水用于冬季采暖高炉冲渣水进入水渣池沉淀后，进入平流沉淀池进一步沉淀。

沉淀后的水自流到普通快滤池进行过滤，过滤后的水进入采暖泵房吸水池，通过供水泵组加压送至采暖区供采暖循环使用。

采暖回水进入反冲洗水塔及冲渣水泵房吸水池，供高炉水力冲渣及普通快滤池反冲洗使用。

其中普通快滤池的反冲洗排水排入旋流沉淀池，通过提升泵提升到冲渣池进行冲渣使用，沉渣用抓斗抓出。

图1 热量直接利用型高炉冲渣水余热利用系统原则性示意图冲渣水显热的直接利用方式主要依靠间壁式热交换器进行，这种方法有着系简单维护方便利用效率高初期投资低等优点系统的原则性示意图如图所示，冲渣水泵从渣水池中抽取高温的冲渣水，流经过滤器后进入热交换器进行热量利用，降温后的冲渣水回到渣水池或高炉上水口热交换器的低温侧可以为不同的生产生活用水而实现不同功能，常见的有用于加热洗浴用水加热软化水居民及办公采暖海水淡化等，不同用途的系统在结构上会有所差异，如用于严寒地区采暖时，需增设蒸汽加热备用装置，用于当采暖水出口温度不足时进行二次加热；对于非连续性的热负荷，可以建设蓄热罐临时存储热水，如给酒店游泳馆等提供的商业热水再通过蓄热车进行远距离运输及利用。