高爐沖渣水余熱回收的可行性分析

崔樹森

摘 要：文章結(jié)合高爐沖渣水的余熱特點(diǎn)，提出了三種余熱回收方案，并針對其可行性進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：高爐；沖渣水；余熱回收；可行性

前言

在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，能源危機(jī)的不斷深化，使得節(jié)能降耗可持續(xù)發(fā)展受到了社會各界的廣泛關(guān)注。鋼鐵作為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是耗能大戶，在生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的余熱，以高爐沖渣水為例，其溫度可以達(dá)到95℃左右，一般都是在進(jìn)入空冷塔冷卻后，對水資源進(jìn)行循環(huán)利用，但是其中蘊(yùn)含的熱量卻白白浪費(fèi)，而且對于周邊環(huán)境造成了熱污染。對此，做好高爐沖渣水余熱回收工作，是非常重要的。

1 高爐沖渣水余熱特點(diǎn)

高爐沖渣水余熱的熱源溫度相對較低，但是流量巨大，而且由于水中蘊(yùn)含相應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，對于普通鋼材有著一定的腐蝕性，做好高爐沖渣水余熱的回收工作，不僅能夠有效減少能源的浪費(fèi)，還可以保護(hù)周邊環(huán)境，其重要性是不言而喻的。在鋼鐵企業(yè)中，一般情況下，高爐沖渣水采用的是濁環(huán)水，能夠減少對于水資源的消耗，但是其在冷卻過程中大量的熱量散失，造成了一定的浪費(fèi)，而且沖渣過程中產(chǎn)生的二氧化硫、硫化氫等物質(zhì)會在大氣中形成酸雨，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此，如何對高爐沖渣水余熱進(jìn)行回收利用，是當(dāng)前鋼鐵企業(yè)需要重點(diǎn)研究的課題。

2 高爐沖渣水余熱回收方案

從目前來看，對于高爐沖渣水余熱的回收，主要是以下三種方案。

2.1 采暖

在對高爐沖渣水進(jìn)行沉淀過濾后，進(jìn)行相應(yīng)的水熱交換，通過循環(huán)泵，將采暖水輸送至采暖用戶。將余熱回收用于采暖的方法，具有投資少、設(shè)備簡單、散熱少、余熱利用率高等優(yōu)點(diǎn)，不過也存在兩個(gè)方面的問題，一是由于采用的是濁環(huán)水，容易出現(xiàn)感到堵塞和腐蝕的現(xiàn)象，維護(hù)起來比較困難，對于換熱設(shè)備的要求較高；二是只能在冬季使用，無法全年回收余熱。因此，如果采用這種方案，經(jīng)濟(jì)效益相對較差，而且對于余熱的回收利用率低。

2.2 發(fā)電

在對高爐沖渣水進(jìn)行沉淀、過濾等預(yù)處理后，導(dǎo)入換熱器，此時(shí)沖渣水的溫度降低到40-50℃，之后回歸到高爐供沖渣使用，可以對一定的余熱進(jìn)行回收。工質(zhì)在換熱器中吸收熱量后，閃蒸成為溫度在80℃的過熱蒸汽，進(jìn)入汽輪機(jī)做功，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。在輸出功率后，工質(zhì)變?yōu)榈蛪赫羝?，進(jìn)入冷凝器放出熱量后，轉(zhuǎn)化為低溫低壓的液體工質(zhì)，經(jīng)凝結(jié)水泵送到熱交換器吸熱，再次轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)做功。將高爐沖渣水余熱進(jìn)行回收發(fā)電，需要配置相應(yīng)的設(shè)備，如汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、凝汽器等，初期投資巨大，占地面積大，需要專門的管理人員進(jìn)行管理；同時(shí)，大功率循環(huán)泵自身的耗電量較大，外送電率小，發(fā)電成本相對較高，而且受高爐冶煉頻率的影響，汽輪機(jī)的運(yùn)行缺乏穩(wěn)定性。

2.3 海水淡化

其基本工藝流程如圖1：

在對高爐沖渣水進(jìn)行沉淀過濾后，導(dǎo)入換熱器內(nèi)，與循環(huán)除鹽水進(jìn)行熱量的交互，冷卻后的沖渣水進(jìn)入凝結(jié)水池，用于循環(huán)沖渣。換熱器內(nèi)的高溫?zé)崴M(jìn)入閃蒸罐，進(jìn)行噴淋，在蒸發(fā)壓力下閃蒸沸騰，其中一部分熱水氣化成為相應(yīng)的飽和蒸汽，另一部分熱水溫度降低到蒸汽溫度以下，回流到換熱器中重復(fù)加熱。飽和蒸汽在送入海水淡化，進(jìn)行制水，蒸汽凝結(jié)后，則經(jīng)過相應(yīng)的熱力除氧，為蒸汽發(fā)生器補(bǔ)充水分。參照鍋爐的原理，在對換熱器進(jìn)行設(shè)置時(shí)，可以采用多級換熱，增加換熱面積，延長換熱時(shí)間，而且在余熱換熱環(huán)節(jié)，能夠進(jìn)一步降低高爐沖渣水的問題，提高除鹽水給水溫度。

2.4 可行性分析

相比較而言，將余熱用于海水淡化，是最為優(yōu)越的，不僅能夠持續(xù)利用余熱，而且系統(tǒng)占地面積小，方便進(jìn)行管理和維護(hù)。

以某鋼鐵冶煉企業(yè)為例，沖渣水循環(huán)量為2880t/h，沖渣水進(jìn)口溫度在95℃以上，回水溫度則低于50℃，蒸汽外排溫度超過130℃，外排流量超過137t/h，除鹽水回水溫度50℃，補(bǔ)水量137t/h。余熱熱量計(jì)算公式為：

Q余=m1△hr+m2△hq

其中，m1表示進(jìn)入換熱器的沖渣水流量，m2表示蒸汽外排流量，△hr表示換熱器進(jìn)出口沖渣水焓差；△hq表示換熱器進(jìn)出口沖渣蒸汽焓差。將相關(guān)參數(shù)帶入公式，可以得出沖渣水余熱熱量為86.35×108kJ/h。

海水淡化所需要的熱量為：

Q耗=M△h汽

其中，M表示外供蒸汽量，△h汽為外供蒸汽與冷凝水焓差。帶入相關(guān)數(shù)值，則Q耗為2.90×108kJ/h?？芍?，Q余>Q耗，方案具備良好的可行性。

3 結(jié)束語

總而言之，作為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，鋼鐵產(chǎn)業(yè)屬于高耗能產(chǎn)業(yè)，對于能源的消耗較大，對此，企業(yè)管理人員應(yīng)該遵循可持續(xù)發(fā)展理念，采取切實(shí)可行的措施和方法，對高爐沖渣水余熱進(jìn)行回收利用，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益、環(huán)境效益的綜合提升。

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