高爐INBA廢水節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢

周泳++李麗坤++黃建陽++張壘++王麗娜++付本全

摘 要：目前，我國鋼鐵企業(yè)經(jīng)營利潤率已降到2.5%左右，出現(xiàn)一批企業(yè)虧損，迫使鋼鐵企業(yè)要在節(jié)能降耗上下功夫?？v觀整個鋼鐵生產(chǎn)工藝流程，煉鐵系統(tǒng)能耗及生產(chǎn)成本分別占全流程的70%和73%，污染物排放占75%以上，所以煉鐵系統(tǒng)要承擔(dān)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)節(jié)能減排、降低成本、實現(xiàn)生產(chǎn)過程環(huán)境友好的重任。為此，干熄焦技術(shù)（CDQ）、高爐爐頂煤氣發(fā)電技術(shù)（TRT）、高爐爐渣顯熱回收技術(shù)、高爐低熱值煤氣燃燒技術(shù)、高爐煤氣脫除CO2循環(huán)利用技術(shù)等先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)運而生。通過應(yīng)用各類節(jié)能技術(shù)，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)對高爐區(qū)域的高品位余熱資源的回收，已取得了一批可喜的成績。即便如此，對水質(zhì)波動較大、余熱資源品位低的高爐沖渣水余熱的回收還需要做大量創(chuàng)新性的摸索，尤其是應(yīng)用這部分余熱發(fā)電的技術(shù)，近年來已成為全行業(yè)急需解決的難題。本文將綜合分析高爐INBA廢水節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)已有之經(jīng)驗，探討高爐沖渣水余熱回收技術(shù)的發(fā)展趨勢，以期為鋼鐵企業(yè)在開展該項工作時提供重要參考。

關(guān)鍵詞：高爐渣 水淬處理 節(jié)能

中圖分類號：X756 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0063-02

高爐渣是高爐煉鐵的副產(chǎn)品，其主要成分為氧化鈣、氧化鎂、三氧化二鋁、二氧化硅，約占爐渣總量的95%，排出溫度在1450 ℃ ～1650 ℃之間?，F(xiàn)代高爐煉鐵生產(chǎn)中，爐渣的處理主要采用水力沖渣方式進(jìn)行，僅在事故應(yīng)急處理時才采用干渣處理方法[1]。隨著高爐工藝的不斷發(fā)展和完善，應(yīng)用水淬的形式處理高爐爐渣又可主要分為因巴法（INBA）、圖拉法（TYNA）、拉薩法（RASA）、底濾法（COCP）、明特克法（MTC）等五種方法[2-5]。總體而言，采用以上這些方法通常都會導(dǎo)致大量的熱量散失，并排放大量含塵蒸汽以及二氧化硫、硫化氫等危險有毒氣體，可謂既浪費能源，又污染環(huán)境，因而如何實現(xiàn)高爐沖渣水的余熱回收利用，已成為鋼鐵行業(yè)實施節(jié)能減排的主要課題。

我國北方地區(qū)的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，結(jié)合該區(qū)域冬季有近4個月的采暖時間，已嘗試采用高爐沖渣水的余熱在冬季為廠區(qū)及周邊職工生活區(qū)域供暖[3]，如鞍鋼、首鋼、邯鋼、濟鋼、唐鋼等，以此種方式，每年冬季這些鋼鐵聯(lián)合企業(yè)可以節(jié)省大量采暖成本，同時也有效降低了煤和天然氣的使用，減少了溫室氣體的排放。

寶鋼通過不斷跟蹤節(jié)能技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用效果，積極推進(jìn)成熟技術(shù)快速應(yīng)用，適當(dāng)提高研究難度，不斷提高區(qū)域低品位余熱資源梯級利用，目前正從高爐沖渣水供應(yīng)熱水、低溫發(fā)電和余熱制冷三個方面，逐步實現(xiàn)高爐區(qū)域低品位余熱資源熱電冷三聯(lián)供方案[6]。

武鋼作為中國中部特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，為響應(yīng)我國“中部崛起”的號召，針對武漢地區(qū)冬季采暖時間較短，高爐沖渣水水質(zhì)波動大，高爐區(qū)域用地緊張等特點，正從技術(shù)的角度對如何科學(xué)使用這部分低品位的余熱，節(jié)能改造，進(jìn)行更深入的探索[7]。

隨著技術(shù)的發(fā)展，僅通過簡單的換熱方式，將高爐沖渣水的熱量回收用于采暖的思路必將成為一項成熟、便捷的方法，而通過更為先進(jìn)的工藝和設(shè)備如：熱泵、螺桿膨脹機等，將高爐沖渣水中低品位的熱量源源不斷地提取出來，轉(zhuǎn)換成高品位的電能，必將成為一種發(fā)展趨勢，推動我國節(jié)能環(huán)保技術(shù)向世界一流水平發(fā)展[5]。為此，本文將結(jié)合國內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)已有之經(jīng)驗，探討高爐沖渣水余熱回收技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，以期為鋼鐵企業(yè)在開展該項工作時提供重要參考。目前，國內(nèi)外有關(guān)這方面的綜述和現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)的報告鮮見報道。

1 沖渣水余熱回收技術(shù)的現(xiàn)狀

通過綜合分析已公開報道的信息得知：在國內(nèi)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，高爐沖渣水余熱回收技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)歷了以下幾個階段：浴池用水→冬季采暖→提高超濾進(jìn)水溫度（簡稱超濾暖水）→供海水淡化。由于將高爐沖渣水用于浴池用水（例如：宣鋼[8]）和冬季采暖工藝（例如：鞍鋼、首鋼、邯鋼、濟鋼、唐鋼等[9-11]）已使用了近20多年，工藝非常成熟，因而本文介紹從略。

1.1 超濾暖水

唐鋼不銹鋼公司二期軟水站采用河道水作為原水，經(jīng)過高密澄清池+V形濾池工藝處理后，一部分作為生產(chǎn)用水，另一部分作為制備軟水使用，該軟水制備采用超濾+反滲透制水工藝。由于超濾要求進(jìn)水溫度為20 ℃，但唐山地區(qū)冬季平均氣溫在2℃左右，冬季河道水的溫度不能滿足超濾進(jìn)水的需求，造成超濾系統(tǒng)制水能力大幅降低，只有設(shè)計能力的25%左右。為了滿足超濾系統(tǒng)的需求，同時考慮廠區(qū)能源的綜合利用，對高爐水沖渣余熱進(jìn)行回收利用，以提高超濾進(jìn)水溫度。高爐沖渣水余熱回收工藝流程見圖1。

唐鋼二期高爐水沖渣項目經(jīng)過近1個月的運行，換熱效果明顯，高爐水沖渣水的溫度由60 ℃降低到30 ℃，超濾進(jìn)水的溫度由2 ℃提高到25 ℃以上，完全能夠滿足超濾對水溫的要求，制水能力恢復(fù)到原來水平，比換熱前的制水能力提高了近3倍。高爐余熱利用運行僅增加了2臺二次循環(huán)水泵運行費用，約為鍋爐燃煤費用的6%，每年可節(jié)約l萬t標(biāo)煤，節(jié)能減排經(jīng)濟效益、環(huán)境效益明顯[12]。

1.2 供海水淡化

首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司（簡稱京唐鋼鐵公司）煉鐵廠建設(shè)2座5500 m3高爐，其中1號高爐自2009年5月21日正式投產(chǎn)以來，高爐沖渣系統(tǒng)每小時循環(huán)沖渣水2880 t。

京唐鋼鐵公司同期建設(shè)了目前全國最大的海水淡化工程，一期建設(shè)規(guī)模5萬t/d，其中一期一步產(chǎn)水規(guī)模2.5萬t/d，并且已經(jīng)投入使用，該工程選用熱法工藝，帶熱壓縮的低溫多效（MED一TVC）工藝是基于入料海水的部分蒸發(fā)，蒸汽冷凝形成純凈的產(chǎn)品水，非揮發(fā)性的溶解物留存在濃鹽水中。根據(jù)目前的情況，可以將高爐沖渣水的余熱回收至海水淡化，用于制水工藝（見圖2）。

該項目經(jīng)實際運行總結(jié)到的經(jīng)濟數(shù)據(jù)知：高爐余熱回收蒸汽量可滿足海水淡化制水所需114 t/h蒸汽用量。海水淡化用電站抽汽制水時，電站抽汽成本100元/t。按高爐每年運行不少于7800 h計算，年余熱節(jié)約費用889.2萬元。endprint

熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)投資概算如下：施工安裝費用預(yù)算1000萬元，熱水循環(huán)泵100萬元，換熱器300萬元，管道及支架100萬元，附屬設(shè)施100萬元。合計1600萬元。

海水淡化崗位定員4人，每年人工費用約需16萬元；每年維修費用初步預(yù)算10萬元，冷卻風(fēng)機節(jié)省的電費與熱水循環(huán)泵耗電大約相抵，不計入效益；高爐沖渣水采用濁環(huán)水，為生產(chǎn)廢水，節(jié)約的補水也暫不計入效益。因此，高爐沖渣水用于海水淡化年效益為863.2萬元，2年即可收回成本[13]。

2 沖渣水余熱回收技術(shù)的發(fā)展

目前，國內(nèi)大型高爐已有熱風(fēng)爐余熱回收、TRT余壓發(fā)電、干熄焦等余熱回收措施，但占高爐能耗5.5%的爐渣顯熱還沒有回收利用。國際上不少研究機構(gòu)已有意向?qū)⒏郀t余熱回收的研究重點放在改變渣處理工藝上，但就這部分余熱回收后直接用于發(fā)電目前尚未形成一套完整的工藝體系。因此，為了減少熱能排放對環(huán)境的污染，降低煉鐵工序能耗，發(fā)展高爐沖渣水余熱發(fā)電技術(shù)，已成為一項刻不容緩的任務(wù)[14]。

經(jīng)過一段時間的比較分析，高爐沖渣水余熱發(fā)電有2種相對可行的途徑：一種是將90 ℃～95 ℃沖渣熱水直接閃蒸，閃蒸汽推動汽輪機發(fā)電。沖渣熱水由泵打入閃蒸罐，熱水通過噴淋裝置小部分產(chǎn)生閃蒸汽，大部分水熱量給閃蒸汽吸收降溫后返回原冷卻水系統(tǒng)。閃蒸汽由管道送到汽輪機作功發(fā)電，乏汽進(jìn)冷凝器冷凝成水回到?jīng)_渣水系統(tǒng)，冷卻水由新增的冷卻水系統(tǒng)提供。如高爐沖渣水量：2600 t/h，溫度：90 ℃。可產(chǎn)生的閃蒸汽壓力：0.03 MPa，溫度：69 ℃，蒸汽量：100 t/h，可發(fā)電功率：4000 kW。該系統(tǒng)的工藝結(jié)構(gòu)簡圖如圖3。

另一種是沖渣水加熱用可調(diào)沸點工質(zhì)、使其產(chǎn)生蒸汽，工質(zhì)蒸汽推動高效率汽輪機或螺桿膨脹機發(fā)電[15]，汽輪機出口工質(zhì)乏汽進(jìn)板式冷凝器冷凝成工質(zhì)液體，液體進(jìn)入儲液罐，由泵打到閃蒸換熱器加熱蒸發(fā)，重復(fù)上述過程。冷卻水由新增的冷卻水系統(tǒng)提供。如高爐沖渣水量：2600 t/h，溫度：90 ℃，可發(fā)電功率：3200 kW。該系統(tǒng)的工藝結(jié)構(gòu)簡圖如圖4。

3 結(jié)語

高爐沖渣水余熱回收技術(shù)發(fā)展的階段為：浴池用水→冬季采暖→提高超濾進(jìn)水溫度（簡稱超濾暖水）→供海水淡化→余熱發(fā)電。從能源的品質(zhì)上分析，將低品位的余熱轉(zhuǎn)化為高品位的電能，高爐沖渣水余熱發(fā)電的經(jīng)濟性非常明顯[16]。同時，沖渣水溫度越低，其爐渣制成的水泥活性越高。因此提取沖渣水余熱，降低其循環(huán)使用溫度，既有利于提高爐渣品質(zhì)，又能降低原有冷卻塔負(fù)荷，節(jié)約其水泵和風(fēng)機耗功，進(jìn)一步增強了該技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

但高爐沖渣水余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，在國際尚屬起步階段，目前想做這方面開發(fā)的單位還不少，但都停留在技術(shù)論證，還沒有實質(zhì)性推進(jìn)，是否能與高爐工藝結(jié)合還有大量的技術(shù)問題需研究。為此，我們利用武鋼人對煉鐵工藝熟悉的優(yōu)勢，結(jié)合外部的一些技術(shù)手段，在技術(shù)上可以最大化的回收利用高溫沖渣水余熱，且工況可以根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計；在經(jīng)濟效益方面回收沖渣水余熱用于發(fā)電，從而降低了高爐的噸鐵能耗。

綜上所述高爐沖渣水余熱發(fā)電技術(shù)具有較大的推廣意義，應(yīng)該抓住國家大力發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)的時機，通過開發(fā)和優(yōu)化系統(tǒng)配置，完成該系統(tǒng)的自主集成開發(fā)，從而轉(zhuǎn)化為公司的核心技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張有禮，王維興.鋼鐵工業(yè)能源結(jié)構(gòu)與節(jié)能[J].中國冶金，2006，10：1-4.

[2] 馮會玲，孫宸，賈利軍.高爐渣處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].工業(yè)爐，2012，34（4）：16-18.

[3] 王海風(fēng)，張春霞.高爐渣處理技術(shù)的現(xiàn)狀與新的發(fā)展趨勢[J].鋼鐵，2007，42（6）：83-87.

[4] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005：596-605.

[5] 李方貴，賀維瓊.高爐渣處理方法比較[J].冶金環(huán)境保護(hù)，2008，4：50-54.

[6] 朱凡，李國俊，桂其林，等.溴化鋰蒸汽制冷在寶鋼應(yīng)用的可行性研究[J].能源研究與信息，2006，22（3）：149-154.

[7] 周泳，段建峰，劉榮，等.鋼鐵企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)探討[C]//2012年全國冶金安全環(huán)保暨能效優(yōu)化學(xué)術(shù)交流會議論文集，2008：925-932.

[8] 馬元武，田立章.沖渣水余熱的夏季利用[J].河北冶金，2002，6：22-24.

[9] 柳江春，朱延群.濟鋼高爐沖渣水余熱采暖的應(yīng)用[J].甘肅冶金，2012，34（1）：118-121.

[10] 臧傳寶.高爐沖渣水余熱采暖的利用[J].山東冶金，2003，1：18-20.

[11] 曲毅.高爐冷卻系統(tǒng)與余熱利用探討[J].鞍鋼技術(shù)，2000，5：1-4.

[12] 王少東.高爐水沖渣余熱利用[J].河北冶金，2011，191（11）：68-69.

[13] 賈希存，陳素君.高爐沖渣余熱回收的可行性分析[J].山東冶金，2010，32（2）：17-18.

[14] 耿春景，李汛，朱強.高爐沖渣水發(fā)電項目的可行性研究[J].節(jié)能技術(shù)，2005，23（3）：228-231.

[15] 曹濱斌，李惟毅.螺桿膨脹機雙循環(huán)低溫余熱回收系統(tǒng)分析[J].天津大學(xué)學(xué)報，2010，43（4）：309-314.

[16] 程云，李菊香.高爐沖渣水余熱回收的可行性研究[J].低溫與超導(dǎo)，2010，38（3）：78-80.endprint

熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)投資概算如下：施工安裝費用預(yù)算1000萬元，熱水循環(huán)泵100萬元，換熱器300萬元，管道及支架100萬元，附屬設(shè)施100萬元。合計1600萬元。

海水淡化崗位定員4人，每年人工費用約需16萬元；每年維修費用初步預(yù)算10萬元，冷卻風(fēng)機節(jié)省的電費與熱水循環(huán)泵耗電大約相抵，不計入效益；高爐沖渣水采用濁環(huán)水，為生產(chǎn)廢水，節(jié)約的補水也暫不計入效益。因此，高爐沖渣水用于海水淡化年效益為863.2萬元，2年即可收回成本[13]。

2 沖渣水余熱回收技術(shù)的發(fā)展

目前，國內(nèi)大型高爐已有熱風(fēng)爐余熱回收、TRT余壓發(fā)電、干熄焦等余熱回收措施，但占高爐能耗5.5%的爐渣顯熱還沒有回收利用。國際上不少研究機構(gòu)已有意向?qū)⒏郀t余熱回收的研究重點放在改變渣處理工藝上，但就這部分余熱回收后直接用于發(fā)電目前尚未形成一套完整的工藝體系。因此，為了減少熱能排放對環(huán)境的污染，降低煉鐵工序能耗，發(fā)展高爐沖渣水余熱發(fā)電技術(shù)，已成為一項刻不容緩的任務(wù)[14]。

經(jīng)過一段時間的比較分析，高爐沖渣水余熱發(fā)電有2種相對可行的途徑：一種是將90 ℃～95 ℃沖渣熱水直接閃蒸，閃蒸汽推動汽輪機發(fā)電。沖渣熱水由泵打入閃蒸罐，熱水通過噴淋裝置小部分產(chǎn)生閃蒸汽，大部分水熱量給閃蒸汽吸收降溫后返回原冷卻水系統(tǒng)。閃蒸汽由管道送到汽輪機作功發(fā)電，乏汽進(jìn)冷凝器冷凝成水回到?jīng)_渣水系統(tǒng)，冷卻水由新增的冷卻水系統(tǒng)提供。如高爐沖渣水量：2600 t/h，溫度：90 ℃?？僧a(chǎn)生的閃蒸汽壓力：0.03 MPa，溫度：69 ℃，蒸汽量：100 t/h，可發(fā)電功率：4000 kW。該系統(tǒng)的工藝結(jié)構(gòu)簡圖如圖3。

另一種是沖渣水加熱用可調(diào)沸點工質(zhì)、使其產(chǎn)生蒸汽，工質(zhì)蒸汽推動高效率汽輪機或螺桿膨脹機發(fā)電[15]，汽輪機出口工質(zhì)乏汽進(jìn)板式冷凝器冷凝成工質(zhì)液體，液體進(jìn)入儲液罐，由泵打到閃蒸換熱器加熱蒸發(fā)，重復(fù)上述過程。冷卻水由新增的冷卻水系統(tǒng)提供。如高爐沖渣水量：2600 t/h，溫度：90 ℃，可發(fā)電功率：3200 kW。該系統(tǒng)的工藝結(jié)構(gòu)簡圖如圖4。

3 結(jié)語

高爐沖渣水余熱回收技術(shù)發(fā)展的階段為：浴池用水→冬季采暖→提高超濾進(jìn)水溫度（簡稱超濾暖水）→供海水淡化→余熱發(fā)電。從能源的品質(zhì)上分析，將低品位的余熱轉(zhuǎn)化為高品位的電能，高爐沖渣水余熱發(fā)電的經(jīng)濟性非常明顯[16]。同時，沖渣水溫度越低，其爐渣制成的水泥活性越高。因此提取沖渣水余熱，降低其循環(huán)使用溫度，既有利于提高爐渣品質(zhì)，又能降低原有冷卻塔負(fù)荷，節(jié)約其水泵和風(fēng)機耗功，進(jìn)一步增強了該技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

但高爐沖渣水余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，在國際尚屬起步階段，目前想做這方面開發(fā)的單位還不少，但都停留在技術(shù)論證，還沒有實質(zhì)性推進(jìn)，是否能與高爐工藝結(jié)合還有大量的技術(shù)問題需研究。為此，我們利用武鋼人對煉鐵工藝熟悉的優(yōu)勢，結(jié)合外部的一些技術(shù)手段，在技術(shù)上可以最大化的回收利用高溫沖渣水余熱，且工況可以根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計；在經(jīng)濟效益方面回收沖渣水余熱用于發(fā)電，從而降低了高爐的噸鐵能耗。

綜上所述高爐沖渣水余熱發(fā)電技術(shù)具有較大的推廣意義，應(yīng)該抓住國家大力發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)的時機，通過開發(fā)和優(yōu)化系統(tǒng)配置，完成該系統(tǒng)的自主集成開發(fā)，從而轉(zhuǎn)化為公司的核心技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張有禮，王維興.鋼鐵工業(yè)能源結(jié)構(gòu)與節(jié)能[J].中國冶金，2006，10：1-4.

[2] 馮會玲，孫宸，賈利軍.高爐渣處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].工業(yè)爐，2012，34（4）：16-18.

[3] 王海風(fēng)，張春霞.高爐渣處理技術(shù)的現(xiàn)狀與新的發(fā)展趨勢[J].鋼鐵，2007，42（6）：83-87.

[4] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005：596-605.

[5] 李方貴，賀維瓊.高爐渣處理方法比較[J].冶金環(huán)境保護(hù)，2008，4：50-54.

[6] 朱凡，李國俊，桂其林，等.溴化鋰蒸汽制冷在寶鋼應(yīng)用的可行性研究[J].能源研究與信息，2006，22（3）：149-154.

[7] 周泳，段建峰，劉榮，等.鋼鐵企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)探討[C]//2012年全國冶金安全環(huán)保暨能效優(yōu)化學(xué)術(shù)交流會議論文集，2008：925-932.

[8] 馬元武，田立章.沖渣水余熱的夏季利用[J].河北冶金，2002，6：22-24.

[9] 柳江春，朱延群.濟鋼高爐沖渣水余熱采暖的應(yīng)用[J].甘肅冶金，2012，34（1）：118-121.

[10] 臧傳寶.高爐沖渣水余熱采暖的利用[J].山東冶金，2003，1：18-20.

[11] 曲毅.高爐冷卻系統(tǒng)與余熱利用探討[J].鞍鋼技術(shù)，2000，5：1-4.

[12] 王少東.高爐水沖渣余熱利用[J].河北冶金，2011，191（11）：68-69.

[13] 賈希存，陳素君.高爐沖渣余熱回收的可行性分析[J].山東冶金，2010，32（2）：17-18.

[14] 耿春景，李汛，朱強.高爐沖渣水發(fā)電項目的可行性研究[J].節(jié)能技術(shù)，2005，23（3）：228-231.

[15] 曹濱斌，李惟毅.螺桿膨脹機雙循環(huán)低溫余熱回收系統(tǒng)分析[J].天津大學(xué)學(xué)報，2010，43（4）：309-314.

[16] 程云，李菊香.高爐沖渣水余熱回收的可行性研究[J].低溫與超導(dǎo)，2010，38（3）：78-80.endprint

熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)投資概算如下：施工安裝費用預(yù)算1000萬元，熱水循環(huán)泵100萬元，換熱器300萬元，管道及支架100萬元，附屬設(shè)施100萬元。合計1600萬元。

海水淡化崗位定員4人，每年人工費用約需16萬元；每年維修費用初步預(yù)算10萬元，冷卻風(fēng)機節(jié)省的電費與熱水循環(huán)泵耗電大約相抵，不計入效益；高爐沖渣水采用濁環(huán)水，為生產(chǎn)廢水，節(jié)約的補水也暫不計入效益。因此，高爐沖渣水用于海水淡化年效益為863.2萬元，2年即可收回成本[13]。

2 沖渣水余熱回收技術(shù)的發(fā)展

目前，國內(nèi)大型高爐已有熱風(fēng)爐余熱回收、TRT余壓發(fā)電、干熄焦等余熱回收措施，但占高爐能耗5.5%的爐渣顯熱還沒有回收利用。國際上不少研究機構(gòu)已有意向?qū)⒏郀t余熱回收的研究重點放在改變渣處理工藝上，但就這部分余熱回收后直接用于發(fā)電目前尚未形成一套完整的工藝體系。因此，為了減少熱能排放對環(huán)境的污染，降低煉鐵工序能耗，發(fā)展高爐沖渣水余熱發(fā)電技術(shù)，已成為一項刻不容緩的任務(wù)[14]。

經(jīng)過一段時間的比較分析，高爐沖渣水余熱發(fā)電有2種相對可行的途徑：一種是將90 ℃～95 ℃沖渣熱水直接閃蒸，閃蒸汽推動汽輪機發(fā)電。沖渣熱水由泵打入閃蒸罐，熱水通過噴淋裝置小部分產(chǎn)生閃蒸汽，大部分水熱量給閃蒸汽吸收降溫后返回原冷卻水系統(tǒng)。閃蒸汽由管道送到汽輪機作功發(fā)電，乏汽進(jìn)冷凝器冷凝成水回到?jīng)_渣水系統(tǒng)，冷卻水由新增的冷卻水系統(tǒng)提供。如高爐沖渣水量：2600 t/h，溫度：90 ℃。可產(chǎn)生的閃蒸汽壓力：0.03 MPa，溫度：69 ℃，蒸汽量：100 t/h，可發(fā)電功率：4000 kW。該系統(tǒng)的工藝結(jié)構(gòu)簡圖如圖3。

另一種是沖渣水加熱用可調(diào)沸點工質(zhì)、使其產(chǎn)生蒸汽，工質(zhì)蒸汽推動高效率汽輪機或螺桿膨脹機發(fā)電[15]，汽輪機出口工質(zhì)乏汽進(jìn)板式冷凝器冷凝成工質(zhì)液體，液體進(jìn)入儲液罐，由泵打到閃蒸換熱器加熱蒸發(fā)，重復(fù)上述過程。冷卻水由新增的冷卻水系統(tǒng)提供。如高爐沖渣水量：2600 t/h，溫度：90 ℃，可發(fā)電功率：3200 kW。該系統(tǒng)的工藝結(jié)構(gòu)簡圖如圖4。

3 結(jié)語

高爐沖渣水余熱回收技術(shù)發(fā)展的階段為：浴池用水→冬季采暖→提高超濾進(jìn)水溫度（簡稱超濾暖水）→供海水淡化→余熱發(fā)電。從能源的品質(zhì)上分析，將低品位的余熱轉(zhuǎn)化為高品位的電能，高爐沖渣水余熱發(fā)電的經(jīng)濟性非常明顯[16]。同時，沖渣水溫度越低，其爐渣制成的水泥活性越高。因此提取沖渣水余熱，降低其循環(huán)使用溫度，既有利于提高爐渣品質(zhì)，又能降低原有冷卻塔負(fù)荷，節(jié)約其水泵和風(fēng)機耗功，進(jìn)一步增強了該技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

但高爐沖渣水余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，在國際尚屬起步階段，目前想做這方面開發(fā)的單位還不少，但都停留在技術(shù)論證，還沒有實質(zhì)性推進(jìn)，是否能與高爐工藝結(jié)合還有大量的技術(shù)問題需研究。為此，我們利用武鋼人對煉鐵工藝熟悉的優(yōu)勢，結(jié)合外部的一些技術(shù)手段，在技術(shù)上可以最大化的回收利用高溫沖渣水余熱，且工況可以根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計；在經(jīng)濟效益方面回收沖渣水余熱用于發(fā)電，從而降低了高爐的噸鐵能耗。

綜上所述高爐沖渣水余熱發(fā)電技術(shù)具有較大的推廣意義，應(yīng)該抓住國家大力發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)的時機，通過開發(fā)和優(yōu)化系統(tǒng)配置，完成該系統(tǒng)的自主集成開發(fā)，從而轉(zhuǎn)化為公司的核心技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張有禮，王維興.鋼鐵工業(yè)能源結(jié)構(gòu)與節(jié)能[J].中國冶金，2006，10：1-4.

[2] 馮會玲，孫宸，賈利軍.高爐渣處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].工業(yè)爐，2012，34（4）：16-18.

[3] 王海風(fēng)，張春霞.高爐渣處理技術(shù)的現(xiàn)狀與新的發(fā)展趨勢[J].鋼鐵，2007，42（6）：83-87.

[4] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005：596-605.

[5] 李方貴，賀維瓊.高爐渣處理方法比較[J].冶金環(huán)境保護(hù)，2008，4：50-54.

[6] 朱凡，李國俊，桂其林，等.溴化鋰蒸汽制冷在寶鋼應(yīng)用的可行性研究[J].能源研究與信息，2006，22（3）：149-154.

[7] 周泳，段建峰，劉榮，等.鋼鐵企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)探討[C]//2012年全國冶金安全環(huán)保暨能效優(yōu)化學(xué)術(shù)交流會議論文集，2008：925-932.

[8] 馬元武，田立章.沖渣水余熱的夏季利用[J].河北冶金，2002，6：22-24.

[9] 柳江春，朱延群.濟鋼高爐沖渣水余熱采暖的應(yīng)用[J].甘肅冶金，2012，34（1）：118-121.

[10] 臧傳寶.高爐沖渣水余熱采暖的利用[J].山東冶金，2003，1：18-20.

[11] 曲毅.高爐冷卻系統(tǒng)與余熱利用探討[J].鞍鋼技術(shù)，2000，5：1-4.

[12] 王少東.高爐水沖渣余熱利用[J].河北冶金，2011，191（11）：68-69.

[13] 賈希存，陳素君.高爐沖渣余熱回收的可行性分析[J].山東冶金，2010，32（2）：17-18.

[14] 耿春景，李汛，朱強.高爐沖渣水發(fā)電項目的可行性研究[J].節(jié)能技術(shù)，2005，23（3）：228-231.

[15] 曹濱斌，李惟毅.螺桿膨脹機雙循環(huán)低溫余熱回收系統(tǒng)分析[J].天津大學(xué)學(xué)報，2010，43（4）：309-314.

[16] 程云，李菊香.高爐沖渣水余熱回收的可行性研究[J].低溫與超導(dǎo)，2010，38（3）：78-80.endprint