1 080m3高爐沖渣水余熱回收工藝

高志光，陳建國，王立新

（西寧特鋼集團(tuán)公司，青海 西寧 810005）

一、前言

西寧特鋼3#高爐為1 080m3高，其爐渣采用圖拉法進(jìn)行沖渣處理，沖渣水產(chǎn)出量約1 200m3/h，冬季水溫約80℃。西寧特鋼根據(jù)國家有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策要求，利用高爐沖渣水在冬季是向廠區(qū)集中供暖，同時(shí)全年為公司新建的兩個(gè)集中職工浴室供應(yīng)生活熱水，實(shí)現(xiàn)能源的余熱回收利用。

本次沖渣水余熱回收的設(shè)計(jì)帶動(dòng)的采暖面積為22萬m2，設(shè)計(jì)熱指標(biāo)為75W/m2。采用沖渣水間接采暖，即沖渣水通過板式換熱器與采暖循環(huán)水進(jìn)行熱交換，沖渣水放熱，采暖水得熱，之后進(jìn)入采暖廠區(qū)室內(nèi)采暖。

二、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

設(shè)計(jì)采暖面積為22萬m2；高爐沖渣水水量為1 200m3/h；采暖循環(huán)水量為1 440m3/h；車間定員為15人；補(bǔ)充新水量為46m3/h；蒸汽最大安全用氣量約為29t/h。

三、工藝流程

如圖1所示，沖渣后的高爐沖渣循環(huán)水經(jīng)底濾過濾后，用沖渣水泵送至熱力換熱站，通過換熱器把熱量傳遞給采暖循環(huán)水，其溫度由80℃降至65℃后，通過沖渣水循環(huán)管道回到?jīng)_渣水池，再次用于高爐沖渣，使其溫度升至80℃。然后再次進(jìn)入換熱循環(huán)。采暖循環(huán)水經(jīng)過換熱器后，溫度由50℃升至60℃后，通過室外管網(wǎng)進(jìn)入各建筑物進(jìn)行采暖。采暖后，溫度降至50℃，再通過室外管網(wǎng)回到熱力換熱站，重新加熱后循環(huán)使用。

為了保證采暖系統(tǒng)冬季運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，另從廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)接引D250mm蒸汽管道作為備用熱源，在高爐停爐檢修或氣候出現(xiàn)極度波動(dòng)時(shí)可通過板式換熱器與采暖系統(tǒng)間接連接。蒸汽從煉鋼蒸汽管網(wǎng)(0.6MPa、159℃、29t/h)經(jīng)D250mm管道輸送至熱力交換站，然后進(jìn)入板式換熱器與采暖循環(huán)水進(jìn)行換熱，蒸汽放熱后變?yōu)槟Y(jié)水通過疏水器進(jìn)入凝結(jié)水箱，蒸汽冷凝水可作為補(bǔ)水補(bǔ)到采暖循環(huán)水系統(tǒng)。采暖循環(huán)水經(jīng)換熱器后由50℃變?yōu)?0℃，外供采暖環(huán)網(wǎng)作為補(bǔ)充，或在緊急情況下使用包括高爐停爐檢修、一次高爐沖渣循環(huán)水系統(tǒng)緊急事故造成停車，以保證室外管網(wǎng)不凍。

四、設(shè)計(jì)依據(jù)

1.熱負(fù)荷

3#高爐沖渣水所供采暖面積A為22萬m2；采暖熱負(fù)荷q為75W/m2。據(jù)《城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》提供熱負(fù)荷計(jì)算公式：

得熱負(fù)荷Q=75(W/m2)x220000m2=16.5MW

2.熱源

為節(jié)約能源、提高效率平時(shí)以高爐沖渣水余熱進(jìn)行采暖和洗澡換熱；特殊情況以廠區(qū)蒸汽作為采暖系統(tǒng)的應(yīng)急備用熱源。

(1)高爐沖渣水流量為1 200m3/h；蒸汽流量約為29t/h。

(2)高爐沖渣水輸送采用螺旋焊管，自3#高爐沖渣水泵站敷設(shè)兩根D530mm的管道送至熱力換熱站。沖渣水管道采用架空敷設(shè)方式。

(3)蒸汽管道采用輸送流體用無縫鋼管，自廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)，敷設(shè)一條D250mm的架空管道至熱力換熱站。

3.高爐沖渣水供應(yīng)系統(tǒng)

為保證高爐沖渣循環(huán)水的水質(zhì)，將東側(cè)渣池的2#、3#沉淀池之間隔墻向東平移2m后，將2#沉淀池作為底濾池，底濾池的尺寸為7.5m×7m×7m。高爐沖渣循環(huán)水流量為1 200m3/h，濃度50mg/m3，底濾池容積考慮24h的沉渣量，即24h抓渣一次。底濾池應(yīng)根據(jù)水質(zhì)或者每周進(jìn)行一次反沖洗，反沖洗時(shí)需要使用壓縮空氣，用量為75m3/min，壓力為0.4～0.6MPa。在每年采暖期結(jié)束后，對(duì)濾料進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，以備來年繼續(xù)使用。新建泵站內(nèi)共設(shè)3臺(tái)沖渣水泵位。水泵參數(shù)：沖渣水泵200KZ-60，流量為760m3/h，揚(yáng)程為59m，配套電機(jī)功率185kW，水泵運(yùn)行制度兩用一備。

經(jīng)底濾池過濾后的沖渣水自流進(jìn)入采暖泵站集水池(12m×9m×6.6m)，然后通過沖渣水循環(huán)泵將高爐沖渣水送至熱力換熱站內(nèi)，通過板式換熱器前的自動(dòng)過濾器進(jìn)行機(jī)械式再過濾后，經(jīng)過換熱后通過回水管道再回到高爐沖渣水系統(tǒng)。

底濾池設(shè)有反沖洗系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐組成。

換熱站的自動(dòng)過濾器和板式換熱器設(shè)置了反沖洗裝置。

4.高爐沖渣水室外管網(wǎng)

高爐沖渣水室外管網(wǎng)包括兩部分，分別是從底濾池至泵站集水池的沖渣水管網(wǎng)及換熱站出口至原沖渣系統(tǒng)的沖渣水回水管網(wǎng)。出底濾池沖渣水管道管徑為1 020mm，管道直埋，埋深6m，設(shè)0.01坡度，坡向吸水井方向，外壁采用環(huán)氧瀝青漆加強(qiáng)級(jí)防腐。管道設(shè)切斷閘閥，閥門設(shè)于現(xiàn)澆混凝土閥門井內(nèi)，閥門井尺寸LB=2 500mm×2 000mm，井底標(biāo)高-7.323m。管道在渣池處加法蘭蓋封堵管道，待采暖系統(tǒng)投用時(shí)拆除法蘭蓋。

沖渣水回水管網(wǎng)管徑為500mm。從熱力換熱站敷設(shè)至原系統(tǒng)泵站后管網(wǎng)去高爐沖渣，無需再加壓，長度約200m。管道采用螺旋焊管D530mm。管道根據(jù)廠區(qū)內(nèi)實(shí)際情況采用架空敷設(shè)。

5.備份蒸汽管網(wǎng)

備份蒸汽管網(wǎng)可根據(jù)廠區(qū)實(shí)際情況敷設(shè)，也可與高爐沖渣水室外管網(wǎng)同路敷設(shè)，管道采用無縫鋼管D300mm，保溫采用巖棉，保溫厚度為120mm。蒸汽管道在低點(diǎn)設(shè)置疏水，疏水管D50mm。

6.熱力換熱站工藝

熱力換熱站是采暖循環(huán)水與高爐沖渣水、蒸汽換熱獲得熱量的場所。還具有如下作用：

(1)進(jìn)行集中計(jì)量、檢驗(yàn)、控制，調(diào)整系統(tǒng)在最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行；

(2)動(dòng)力提供；

(3)水處理系統(tǒng)及凝水回收系統(tǒng)。

7.熱力系統(tǒng)

(1)汽水兩用換熱器系統(tǒng)。主要包含8臺(tái)換熱面積為100m2/臺(tái)的板式換熱器，6用2備。

(2)采暖循環(huán)水系統(tǒng)。主要包含3臺(tái)循環(huán)水泵(流量642/965/1 203m3/h、揚(yáng)程35.7/32/27m)，2用1備。

(3)采暖定壓補(bǔ)水系統(tǒng)。主要包含2臺(tái)補(bǔ)水水泵(流量50/60/65m3/h、揚(yáng)程32/30/28m)，1用1備。

(4)自動(dòng)軟水系統(tǒng)。主要包含制水能力25～50m3/h的軟水器1套。

(5)機(jī)械式過濾器系統(tǒng)。位于板式換熱器沖渣水進(jìn)口前端，主要包含自動(dòng)式過濾器1套。

五、結(jié)束語

1 080m3高爐沖渣水換熱站的建立，解決了生產(chǎn)的急需問題，使高爐沖渣水得到了充分利用，減少了環(huán)境污染，滿足了生產(chǎn)、生活的需要，除能滿足采暖廠區(qū)和廠區(qū)職工洗澡用生活熱水供應(yīng)，也節(jié)約置換廠區(qū)內(nèi)的高品質(zhì)蒸汽，用于滿足生產(chǎn)脫氣鋼，減少燃天然氣鍋爐的開動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了能源的余熱回收再利用，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。