鋼渣熱悶蒸汽余熱利用技術(shù)

程志洪，孫　璐，秦　川，井廣敏

（濟(jì)鋼集團(tuán)國際工程技術(shù)有限公司，山東　濟(jì)南250101）

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節(jié)能減排

鋼渣熱悶蒸汽余熱利用技術(shù)

程志洪，孫璐，秦川，井廣敏

（濟(jì)鋼集團(tuán)國際工程技術(shù)有限公司，山東濟(jì)南250101）

摘要：在現(xiàn)有的鋼渣熱悶工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，通過合理的技術(shù)改造，采用兩級(jí)換熱方式，即悶渣蒸汽先就近通過汽水直接混合產(chǎn)生熱水，然后熱水再通過換熱器與用戶采暖水進(jìn)行間接換熱，使悶渣過程產(chǎn)生的熱量得以回收，同時(shí)又避免了蒸汽外排造成的環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排和資源綜合利用。

關(guān)鍵詞：鋼渣；熱悶工藝；蒸汽；余熱利用

1　前　言

鋼渣熱悶系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)爐鋼渣含有大量余熱，在熱悶過程中，噴水產(chǎn)生的蒸汽放散到周圍環(huán)境中，不僅造成能源的浪費(fèi)，且蒸汽夾雜有鋼渣顆粒物彌散在空氣中，對(duì)環(huán)境造成污染。在以往工程項(xiàng)目中設(shè)置了集汽罩，利用風(fēng)機(jī)抽引蒸汽排空，雖然減輕了蒸汽對(duì)生產(chǎn)操作的影響，但大量余熱得不到充分利用，浪費(fèi)了水資源，還對(duì)周圍環(huán)境造成污染。目前，蒸汽利用存在的難點(diǎn)有：1）熱悶過程中產(chǎn)生的熱量是間斷、不連續(xù)的，無法實(shí)現(xiàn)熱源的穩(wěn)定供應(yīng)；2）悶渣產(chǎn)生的蒸汽壓力不高，利用不方便；3）蒸汽及循環(huán)水潔凈度很差，其中含有大量堿性雜質(zhì)，易結(jié)垢、堵塞管道，且會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕作用，不能直接利用；4）悶渣蒸汽及循環(huán)水溫度不高。

為充分回收利用悶渣蒸汽，同時(shí)不對(duì)現(xiàn)有采暖水產(chǎn)生影響，蒸汽余熱利用技術(shù)采用兩級(jí)換熱方式，悶渣蒸汽先通過汽水直接混合產(chǎn)生熱水，然后熱水再通過換熱器與用戶采暖水進(jìn)行間接換熱。

2　悶渣蒸汽利用技術(shù)方案

2.1系統(tǒng)組成

蒸汽回收系統(tǒng)主要由汽水直接換熱裝置、水水間接換熱站、熱力外網(wǎng)三部分組成。

1）汽水直接換熱裝置。汽水直接混合換熱裝置一般是將蒸汽混合裝置置于水中，由于悶渣產(chǎn)生的蒸汽壓力太低，一般為0.003 MPa，最大不超過0.005 MPa，因此如采用常規(guī)汽水混合換熱裝置，本裝置最多置于水下300 mm處，否則蒸汽不能進(jìn)入，而在此深度中汽水無法正常進(jìn)行換熱?？紤]到悶渣工藝蒸汽產(chǎn)生的特點(diǎn)，當(dāng)汽水換熱裝置發(fā)生事故或悶渣產(chǎn)生的蒸汽大于換熱速度時(shí)，為防止水箱里的水沸騰導(dǎo)致意外發(fā)生，每套換熱裝置設(shè)置自動(dòng)安全連鎖裝置，當(dāng)水箱里的水溫高于95℃時(shí)自動(dòng)打開原有蒸汽管道排放閥門，蒸汽自動(dòng)對(duì)空排放。因悶渣蒸汽中雜質(zhì)含量較高，在蒸汽進(jìn)換熱器前及給水泵進(jìn)口設(shè)置簡(jiǎn)易過濾裝置，以防止管道及換熱裝置堵塞；在水箱底部設(shè)置人孔，以便及時(shí)清洗。

2）水—水間接換熱站。汽水換熱器外供送來的約85℃熱水到經(jīng)過水—水換熱器與外部采暖回水進(jìn)行間接換熱，將其由60℃加熱到80℃左右后，再經(jīng)水泵加壓后送到采暖供水主管道送采暖用戶。由于悶渣蒸汽中氯含量較高，換熱器材質(zhì)選用耐氯離子腐蝕的不銹鋼材料。

2.2工藝流程

悶渣余熱利用系統(tǒng)由悶渣系統(tǒng)和換熱采暖系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)組成。

1）悶渣系統(tǒng)。悶渣過程中，循環(huán)冷卻水與高溫鋼渣換熱后，水溫升高，由沖渣溝流入沉淀池。對(duì)于蒸汽，設(shè)置連通悶渣坑與沖渣溝的蒸汽管道，管道中設(shè)冷水噴淋裝置，使蒸汽經(jīng)噴淋后冷卻為熱水，與沖渣溝中的悶渣熱水一起流入沉淀池。沉淀池中的熱水經(jīng)沉淀后，流入集水池，用于換熱采暖，換熱后的冷水回到冷水池，由泵組分別供悶渣和蒸汽的噴淋冷卻使用，形成悶渣子系統(tǒng)的循環(huán)。

2）換熱采暖系統(tǒng)。悶渣產(chǎn)生的熱水經(jīng)沉淀池流入集水池，由泵組抽引至過濾器，對(duì)熱水進(jìn)行過濾凈化處理后，進(jìn)入換熱器與采暖水換熱，換熱后的熱水供居民采暖使用，冷水回到冷水池，由泵組供悶渣及蒸汽噴淋，參與悶渣子系統(tǒng)的水循環(huán)，剩余的冷水流入沉淀池，與由沖渣溝流入的熱水混合，形成循環(huán)。

悶渣蒸汽余熱利用工藝流程見圖1。

2.3主要工藝設(shè)施

悶渣蒸汽余熱利用主要工藝設(shè)施包括：冷水泵組、熱水泵組和換熱器。1）冷水泵組用于向悶渣坑打水和冷卻產(chǎn)生的蒸汽，以實(shí)現(xiàn)鋼渣降溫和冷凝回收蒸汽并產(chǎn)生熱水，回流至沉淀池。2）熱水泵組用于向換熱器循環(huán)供應(yīng)熱水，用于換熱。3）換熱器采用無堵塞智能化換熱器。換熱器由管程與板程板片組成的換熱本體、沖洗閥、污泥斗、排泥閥、螺旋輸泥機(jī)、自動(dòng)排氣閥、濁度儀及遠(yuǎn)傳裝置、溫感及遠(yuǎn)傳裝置、HydroFLOW防垢除垢裝置、PLC控制裝置等組成。

圖1　悶渣蒸汽余熱利用流程示意圖

悶渣蒸汽余熱利用系統(tǒng)主要工藝設(shè)施及工作參數(shù)如下。

1）冷水泵組（3用1備）：悶渣打水水量～70 m3/h，冷卻蒸汽水量～850 m3/h，水泵（4臺(tái)）流量300 m3/h。

2）熱水泵組（3用1備）：循環(huán)水量～920 m3/h，熱水溫度95℃，冷水溫度60℃，水泵（4臺(tái)）流量300 m3/h。

3）換熱器（2臺(tái)）：供回水溫差15℃，換熱面積～500 m2，傳熱系數(shù)1 500～1 600 W/（m2·℃），換熱功率7.0～9.96 MW。

3　余熱利用效果

1）解決了熱源不穩(wěn)定的問題，利用集水池中的熱水作為換熱器的熱源（集水池的熱水來自沉淀池，沉淀池中始終有悶渣過程產(chǎn)生的熱水），實(shí)現(xiàn)了熱源的穩(wěn)定供應(yīng)。

2）解決了熱量不足的問題。將蒸汽用冷水噴淋后，冷水被加熱，蒸汽冷凝，熱量得到回收，同時(shí)避免了蒸汽排放造成的環(huán)境污染。

3）悶渣子系統(tǒng)與換熱采暖子系統(tǒng)通過換熱器進(jìn)行換熱，兩系統(tǒng)的水互不連通，故而采暖循環(huán)水可以始終保持清潔，解決了悶渣水質(zhì)差，不能直接利用的問題。

4）蒸汽及循環(huán)水溫度不高，相對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域不好進(jìn)行利用。但用于居民采暖，不僅可以滿足要求，而且解決了燃煤、環(huán)保等一系列問題。

5）將蒸汽進(jìn)行噴淋冷卻為熱水采暖利用，不僅回收了蒸汽、減少了水資源浪費(fèi)，且將蒸汽的熱量也回收到水中，充分利用熱量的同時(shí)，使水溫在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，起到調(diào)節(jié)水溫的作用；蒸汽熱焓較高，溫度也較高，同時(shí)蒸汽直接與噴淋的冷卻水進(jìn)行換熱的方式，接觸面積大、換熱效率高，簡(jiǎn)單易行；悶渣蒸汽中的空氣可與悶渣循環(huán)水中的Fe2+反應(yīng)生成Fe3+，形成Fe（OH）3膠體懸浮顆粒，顆粒間互相摩擦促使大顆粒迅速下沉，能加速水質(zhì)澄清。

6）本技術(shù)方案在原有悶渣工程基礎(chǔ)上改造即可實(shí)現(xiàn)，投資少、施工周期短，便于工程化推廣。

悶渣蒸汽余熱利用技術(shù)方案是在現(xiàn)有悶渣設(shè)施的基礎(chǔ)上，對(duì)沉淀池、供水管路、蒸汽系統(tǒng)等設(shè)施進(jìn)行改造，同時(shí)配套建設(shè)換熱器、熱水泵組等設(shè)施即可實(shí)現(xiàn)，該方案在技術(shù)上是可行的。

按照一條生產(chǎn)線年產(chǎn)40萬t鋼渣計(jì)算，悶渣蒸汽余熱利用技術(shù)改造投資約為780萬元，余熱可實(shí)現(xiàn)約21萬m2的采暖面積，按照每平米采暖費(fèi)用26.7元計(jì)算，實(shí)現(xiàn)收入約560萬元/a，利潤總額為369萬元。經(jīng)測(cè)算稅前指標(biāo)，全部投資回收期為2.38 a（不含建設(shè)期），所以該方案在經(jīng)濟(jì)上是可行的。

4　結(jié)　語

悶渣蒸汽余熱利用技術(shù)方案應(yīng)用后，解決了悶渣回水熱量不足、熱源不穩(wěn)定、悶渣水質(zhì)差、不能直接利用等問題，避免了蒸汽排放造成的環(huán)境污染。同時(shí)，降低了能耗，改善了環(huán)境，提高了收益，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排和資源綜合利用。

Waste Heat Utilization Technology of Steelmaking Slag Tank-type Hot Disintegrating Steam

CHENG Zhihong, SUN Lu, QIN Chuan, JING Guangmin

（Jinan Iron and Steel Group International Engineering and Technology Co., Ltd., Jinan 250101, China）

Abstract:On the basis of the existing slag steam-slaking technology, through the reasonable technical transformation, two stage heat transfer mode are used. That is the steam is directly mixed with the backwater to generate hot water, and then the heat is exchanged with user heating water by heat exchanger. This paper accounts how to recycle and utilize the steam, to avoid the pollution of the environment caused by the discharge of steam, and achieve the effect of energy saving and emission reduction.

Key words:steel slag; slag steam-slaking technology; steam; waste heat utilization

中圖分類號(hào)：X757

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-4620（2016）02-0047-02

收稿日期：2016-01-08

作者簡(jiǎn)介：程志洪，男，1982年生，2009年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)鋼鐵冶金專業(yè)。現(xiàn)為濟(jì)鋼集團(tuán)國際工程技術(shù)有限公司工程師，從事煉鋼工程設(shè)計(jì)工作。