高爐沖渣水余熱回收系統改造

李文俊,趙增強

（天津天鐵冶金集團有限公司，河北邯鄲，056404）

高爐沖渣水余熱回收系統改造

李文俊,趙增強

（天津天鐵冶金集團有限公司，河北邯鄲，056404）

天鐵集團對高爐沖渣水系統進行改造，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

高爐煉鐵過程中產生的熔渣經水淬后產生大量70～80℃沖渣水，具有大量余熱，然而由于其成分復雜，含有較多礦物纖維和固體顆粒等雜質，這些雜質會使采暖系統中的管道、閥門、散熱器發生大面積淤積、堵塞，導致余熱難以回收利用,一直是作為一種低溫廢熱源。天鐵集團第一煉鐵廠3#、4#兩座700 m3高爐沖渣水系統為了充分利用沖渣水中的余熱而進行改造，增加了沖渣水換熱系統，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，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荷按沖渣水1200 m3/h、取熱溫度60℃、取熱后溫度55℃計算后為2.16× 107kcal/h；采暖熱指標按80 w/m2計算，南沖渣水池可供采暖面積為30萬m2。根據現場條件及工況水平，高爐沖渣水換熱系統設計沖渣水水量為1200 m3/h，溫度55～65℃，采暖水供水溫度65℃，回水溫度50℃，對應水量1467 m3/h。

3 高爐沖渣水換熱系統

高爐沖渣水換熱系統包括沖渣水取熱單元、沖渣水換熱單元、調升加熱單元及采暖水補水單元，該系統簡易流程如下：高爐煉鐵過程中產生的熔渣經水淬后產生大量沖渣水，沖渣水經底濾池沉淀過濾后進入“高爐沖渣水余熱回收冬季供暖系統換熱單元”，沖渣水通過沖渣水專用換熱器后將余熱傳遞給循環水，使循環水的溫度升高，循環水經過調峰加熱單元后溫度進一步升高，直至符合供暖需求；另外該系統中還增加了采暖水補水單元。高爐沖渣水換熱系統簡易流程圖見圖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，一開一備，作為沖渣水的提取泵，每個泵1200 m3/h，40 m揚程。提取泵與反沖系統并聯。

（2）沖渣水換熱單元，包括換熱機組、沖渣水管道閥門及二次水站內管道閥門。

（3）調峰加熱單元，包括加熱機組、冷凝水收集回收及站房內管道閥門等。調峰加熱單元加熱負荷按總采暖熱負荷的50%進行計算，在高爐檢修時提供總采暖熱負荷50%的熱量；沖渣水取熱溫度低于55℃、最冷天氣時，提供補熱，將二次水加熱至65℃。調峰加熱單元最大蒸汽消耗23000 kg/h（總采暖熱負荷的50%，蒸汽壓力0.4 MPa）。

（4）采暖水補水單元，包括采暖水自動補水系統、水箱、過濾器及站房內管道閥門等；站房土建系統包括站房、設備基礎及管架基礎；電氣、控制系統包括低壓配電柜、控制柜及站內線路。

圖1 高爐沖渣水換熱系統簡易流程圖

4 高爐沖渣水專用換熱器（全焊接板式換熱器）的特點

沖渣水專用換熱器作為沖渣水余熱回收系統的核心，不需要過濾直接進入換熱器回收余熱，操作周期長、沖洗方便、結構緊湊、傳熱效率高。同時根據高爐的各種沖渣工藝，研究制定了相關配套取熱工藝流程系統技術，形成完整的沖渣水取熱技術，具有運行可靠、流程短、操作平穩、不影響原有沖渣工藝等特點。

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，具有緊湊的結構設計，表面光滑不易結垢。整個板片束全部采用本體材料由氬弧焊焊接而成，板片有著獨特的人字形波紋設計，可以使流體在低流速下也能實現湍流的效果，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。其主要優點如下：

（1）采用先進的全焊接工藝密封，也具有類似板式換熱器的波紋板結構；

（2）結構緊湊，占地面積小；

（3）耐高溫，耐壓性能高且運行穩定可靠；

（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運行；

以上優點決定了全焊式板式換熱器具有完全取代傳統管殼式換熱器的優越性能，是一種高效優質的換熱設備。

5 改造后效果

5.1 直接經濟效益

該系統的成功應用，既充分利用了沖渣水的余熱，又為公司節約了大量的蒸汽。按照冬季一個采暖季120天，每小時需提供供暖的蒸汽量46 t計算，高爐沖渣水余熱回收冬季供暖系統的應用為集團公司每個采暖季節約132480 t蒸汽，這些蒸汽用于發電可產生具大的經濟效益，有利于循環經濟的發展。經計算核減成本后每個采暖季可產生1200余萬元經濟效益。經濟效益計算如下：

①蒸汽價格為110元/噸。效益小計：46t×24h× 120天×110元/t=1457.28萬元；

②設備成本1200萬元，折舊期為5年，每年折舊費為1200÷5=240萬元；

③土建及鋼結構成本150萬元，折舊期為10年，每年折舊費為150÷10=15萬元；

④一個采暖季經濟效益：1457.28-240-15= 1202.28萬元。

5.2 間接經濟效益

高爐沖渣水余熱回收系統運行后，由于沖渣水水溫的降低，渣池內的浮渣減少，有利于渣的沉淀，過濾池內的渣量減少，延長了渣池定修清理工作和反沖泵的反沖時間，節約了大量的人力、材料及設備資源，有利于更好地進行高爐生產與維護。

同時該系統的成功應用，減少了蒸汽的使用量，間接減少了標煤的使用，減少了對環境的污染，取得了廣泛的社會效益。

5.3 改造效果

經過1個采暖季的運行，該系統運行平穩，生活區室內熱環境指標能達到國家標準要求，而且同之前所采取的蒸汽供熱系統相比較，室內環境濕度適中，取熱效果顯著，得到了生活區居民的一致好評。

6 結束語

高爐沖渣水余熱回收冬季供暖系統解決了鋼鐵企業高爐沖渣水余熱回收難的問題，不僅充分利用了沖渣水的余熱，為企業節約了大量蒸汽能源，產生良好的經濟效益，而且沒有廢水廢渣排放，是一個零排放的節能減排系統，取得了廣泛的社會效益，有利于循環經濟更好的發展。

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

李文俊（1986-），男，工程師，2008年畢業于內蒙古科技大學建筑環境與設備工程專業，現從事高爐方面的管理技術工作。