高效板式換熱器在高爐沖渣水余熱回收系統中的應用

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雜，如何經濟有效安全的利用是目前的難題。本文分析了當前渣水余熱利用的幾種形式及優缺點，引用實例分析了高效板式換熱器在渣水余熱利用中優勢及巨大的經濟效益。

關鍵詞：沖渣水余熱；板式換熱器；節能

一. 概述

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

二. 當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濾器相結合的工藝。在沖渣水退水管道上安裝鋼絲隔離網， 水流經后部由鵝卵石和鋼絲網編配的過濾層沉淀池， 過濾后絕大部分雜質留在沉淀池， 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 過濾器， 清除細小的懸浮物， 保證采暖水的暢通。

優點：系統簡單，投資低

缺點：沖渣水的總溶解固溶物太高，水平衡狀很容易被打破，溶解度低的物質易析出而形成松散水垢，高速過濾器又不能使沖渣水中的懸浮物充分的過濾，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。且管道腐蝕嚴重。

典型用戶：宣鋼8#高爐沖渣水采暖系統。

2. 水渣池中的沖渣水（一次熱媒）經沖渣水循環泵進入換熱系統，經沖渣水專用過濾器兩級過濾后進入換熱器，沖渣水在換熱器內通過沖渣水專用換熱器與采暖水進行間接換熱，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循環泵打入換熱器被加熱后供用戶使用，周而復始實現供暖。

優點：系統運行穩定，沖渣水不進入末端換熱系統有效的解決了末端管路的腐蝕。換熱器選用耐腐蝕材質維護簡單成本低。

缺點：初投資高.由于沖渣水中氯離子含量高對普通的鋼材及普通不銹鋼有腐蝕作用，很多企業為了降低投資選用普通不銹鋼或雙向不銹鋼作為過濾器及換熱器的主要用料，造成換熱系統在運行一段時間后換熱器及過濾器腐蝕嚴重，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到設定溫度影響采暖效果。

典型用戶：河北敬業鋼鐵集團。太剛5#高爐。濟鋼3臺750m3高爐等。

三.具體案例分析

3.1設計內容

鑌鑫特鋼有限公司擬提取1#2#兩臺680立高爐的沖渣水余熱。供生活區采暖及生活熱水需提取渣水熱量16.8MW，采暖面積8萬平方米（生活區6萬平方米.生產區2萬平方米）采暖負荷6.4MW，加熱電廠冷凝水160 t/h采暖負荷5.6MW，

3.2渣水原始參數

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

總溶固 2246 mg/L

PH值 8.9

3.3換熱系統設計

換熱站內設置高爐沖渣水余熱回收系統1套，系統中主要設備包括：沖渣水一級過濾器、沖渣水一級過濾器、渣水專用換熱器、過濾器配套設備、超聲波防結晶阻垢設備、水泵閥門系統設備、儀表系統設備和電控系統設備等。

3.3.1水循環系統

高爐沖渣水的一次熱媒系統（ 高溫高爐沖渣水），在PLC控制下，按照所需流量流經換熱器，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入循環水泵，再進入換熱器，獲取熱量后供至用戶，供水溫度由智能溫控裝置自動控制。

3.3.2壓力控制系統

二次熱媒回水壓力處于某一設定范圍內，二次熱媒回水壓力低于設定范圍下限時補水泵自動開啟升壓，壓力達到設定范圍上限時補水泵自停。二次熱媒回水壓力超過設定范圍上限1.1倍時，補水箱電磁閥打開膨脹水量開始流回補水箱，二次熱媒回水壓力超過設定范圍上限1.2倍時安全閥排水泄壓，維持二次熱媒回水壓力適宜。

3.3.3溫度控制系統

溫度控制裝置，根據室外溫度變化調節采暖供水溫度，調節采暖系統的熱負荷，避免室內溫度受氣候變化而出現的過冷、過熱，維持溫暖、舒適的室內環境，并最大程度地節省能耗。

3.4主要設備選型

3.4.1沖渣水過濾機組參數

換熱站過濾系統是余熱回收系統的關鍵設備，由沖渣水一級過濾器和二級過濾器組成沖渣水過濾器，一級過濾器過濾精度1000 um，一級過濾器過濾精度300 um，濾網材質為鈦編制網，自沖洗時間為30s.

3.4.2沖渣水專用換熱器參數

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

3.4.3其他相關設備參數

1）采暖水管道除污器，管徑：DN450。

2）沖渣水超聲波防結晶阻垢裝置，安裝方式：戶外。

3.5投資估算及經濟分析

3.5.1 投資估算

本項目靜態投資約2000萬元，其中

渣水換熱站約：1200 萬元（其中設備投資700萬元），占靜態投資的60 %；

供熱管網建設費用約： 500萬元，占靜態投資的25%；

新增加熱用戶及舊用戶改造：300萬元，占靜態投資的15%。

3.5.2 經濟分析

項目年總收益797.7萬元。

項目年耗電量（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計算，年電費83.9萬元。

項目年耗新水量：1000×2%×24×350=168000t，按2元/t計算，年水費33.6萬元。

項目年工人工資40萬元。

項目年總成本157.5萬元。

項目年凈收益640.2萬元。

四、結束語

板式換熱器在鑌鑫使用一個采暖季后系統運行良好，換熱效率高，克服了其他換熱器普遍存在的結垢堵塞現象，采暖水水溫一直在70℃以上，采暖洗浴效果良好，節約了大量蒸汽，給鑌鑫鋼鐵帶來了巨大的經濟社會效益。

參考文獻：

[1]氯離子對不銹鋼的腐蝕

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[3]蓋洪江，董曉青 高爐沖渣水余熱采暖技術分析[J].現代冶金，2013，06

[4]梁成浩.超聲波阻垢性能的研究[A] .中國給水排水.2003.19；65-66