高爐沖渣水余熱應(yīng)用助鋼企綠色發(fā)展

目前，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的能源費(fèi)用占總成本的比重約30%，而鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中能源利用效率僅30%左右，產(chǎn)值占工業(yè)規(guī)模企業(yè)總產(chǎn)值的比例呈下降趨勢(shì)。新能源（可再生能源）難以有效、大規(guī)模使用，成為鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。從企業(yè)實(shí)踐看，成熟的節(jié)能技術(shù)已被國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)普遍采用，新節(jié)能技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用較少。因此，基于清潔能源技術(shù)的發(fā)展，有效推廣高爐沖渣水的余熱利用技術(shù)，對(duì)鋼鐵生產(chǎn)節(jié)能減排、提高能源利用效率具有重要意義。

高爐渣余熱資源品質(zhì)高

生產(chǎn)1噸生鐵要產(chǎn)生0.3噸—0.6噸爐渣，每噸爐渣約含有（1.26—1.88）×106千焦的顯熱，相當(dāng)于45—60千克標(biāo)準(zhǔn)煤的能量。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。

目前，高爐渣溫度高達(dá)1400—1500攝氏度，熱量大，屬高品質(zhì)的余熱資源。大多數(shù)高爐渣處理方式為水淬處理，在處理過(guò)程中消耗大量新水，約占煉鐵工序新水總耗的50%以上。沖制1噸水渣大約消耗新水1噸—1.2噸，循環(huán)水量約為10噸左右。由沖渣水帶走的高爐渣物理熱占煉鐵能耗的8%左右。循環(huán)水池的水溫為700—850攝氏度，屬于工業(yè)低溫廢熱源，如果不加以利用，這部分能量就會(huì)被白白浪費(fèi)。

沖渣水余熱利用方式多

目前，沖渣水的利用方式主要有3種：一是采暖、洗?。▏?guó)內(nèi)普遍采用的方式，技術(shù)相對(duì)成熟），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)（僅處于理論研究階段，目前沒(méi)有實(shí)施的項(xiàng)目）。沖渣水余熱發(fā)電無(wú)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(kāi)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，這些方式目前被部分鋼廠采納，并帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

采暖、洗浴的發(fā)展。將高爐沖渣水沉淀過(guò)濾后，沖渣水進(jìn)入換熱器，通過(guò)水—水熱交換，再通過(guò)循環(huán)泵將采暖水送至采暖用戶、洗浴中心及食堂。降溫后，沖渣水回到冷水池進(jìn)行沖渣使用。

海水淡化的發(fā)展。高爐沖渣水經(jīng)過(guò)沉淀過(guò)濾后，進(jìn)入換熱器內(nèi)與循環(huán)除鹽水進(jìn)行換熱，被冷卻的沖渣水流入冷水池，進(jìn)行循環(huán)沖渣使用。換熱器內(nèi)與高爐沖渣水換熱后產(chǎn)生的高溫?zé)崴?，通過(guò)管道進(jìn)入閃蒸罐進(jìn)行噴淋，高溫?zé)崴谡舭l(fā)壓力下閃蒸沸騰，一部分熱水汽化成為蒸發(fā)壓力下的飽和蒸汽，另一部分熱水在溫度降低到蒸汽溫度以下后，繼續(xù)回到換熱器中被加熱。飽和蒸汽被送往海水淡化裝置進(jìn)行制水使用，蒸汽凝結(jié)后經(jīng)過(guò)熱力除氧，給蒸汽發(fā)生器補(bǔ)水。

低溫余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。高爐沖渣水經(jīng)過(guò)沉淀去除雜質(zhì)處理后，進(jìn)入換熱器，將熱量傳遞給工質(zhì)（R600），溫度降到40—50攝氏度，再送到高爐供沖渣使用，從而回收一定量的余熱。工質(zhì)在換熱器內(nèi)吸收熱量后閃蒸變成80攝氏度的過(guò)熱蒸汽，然后進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)外輸出電能。做功后的工質(zhì)變成低壓蒸汽，低壓蒸汽進(jìn)入冷凝器放出熱量，變成低溫低壓的液體工質(zhì)，然后由凝結(jié)水泵送到熱交換器中吸熱，再次變成過(guò)熱蒸汽去推動(dòng)汽輪機(jī)做功。如此連續(xù)循環(huán)，將熱水中的熱量源源不斷地轉(zhuǎn)換成高品位的電能。

換熱器在實(shí)踐中的應(yīng)用

3種沖渣水余熱利用方式都是采用換熱的形式，通過(guò)熱交換再進(jìn)行使用。實(shí)際上，由于含有CaO、SiO2、MgO等，高爐水渣pH值大于7，呈弱堿性，水渣雜質(zhì)在沖渣水中以固體顆粒或懸浮物的形式存在。所以，高爐沖渣水作為采暖熱源不適于直接使用。沉淀過(guò)濾后，通過(guò)間接換熱的形式重復(fù)利用沖渣水是主要研究方向。

受沖渣水水質(zhì)的影響，換熱器在長(zhǎng)期使用后會(huì)發(fā)生堵塞。所以，換熱器的結(jié)構(gòu)形式是進(jìn)行良好換熱的關(guān)鍵。目前使用的換熱器有板式換熱器、螺旋板式換熱器、固定管板式換熱器、管殼式換熱器以及沖渣水專用換熱器。從使用效果來(lái)看，初期換熱效率都很高，但使用一段時(shí)間后，換熱器都會(huì)發(fā)生堵塞，而且很難清理，影響使用效果。所以，解決換熱器堵塞問(wèn)題的關(guān)鍵是改變它的結(jié)構(gòu)形式。

考慮到?jīng)_渣水含有的雜質(zhì)會(huì)磨損換熱器，給換熱器帶來(lái)?yè)p傷，在不影響換熱效率的情況下，應(yīng)選用耐磨材質(zhì)。目前，使用效果最好的是無(wú)錫不銹鋼材質(zhì)。此外，還要注意以下幾點(diǎn)：

一是在換熱器前面加裝過(guò)濾設(shè)備，過(guò)濾后水渣對(duì)管道的磨損減少，延長(zhǎng)換熱器的使用壽命；

二是采取多級(jí)換熱的方式，擴(kuò)大換熱的面積，延長(zhǎng)換熱的時(shí)間，提高換熱效率；

三是根據(jù)其他廠的使用經(jīng)驗(yàn)，換熱器選材要求要高，必須選用無(wú)錫不銹鋼材質(zhì)等高質(zhì)量的換熱器，避免堵塞、腐蝕管道等現(xiàn)象發(fā)生；

四是采暖時(shí)，要對(duì)沖渣水參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，掌握沖渣水流量、出口溫度、進(jìn)口溫度、渣水池穩(wěn)定溫度、大氣溫度、載熱量等參數(shù)變化規(guī)律；

五是由于采暖主要在冬季，建議夏季針對(duì)職工洗浴用水，在每個(gè)浴室設(shè)置蓄水池或水箱，貯存熱水，并考慮保溫。