太鋼高爐沖渣水余熱回用于市政供熱的探討

王 利 平

(太原鋼鐵(集團)有限公司，山西 太原 030003)

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太鋼高爐沖渣水余熱回用于市政供熱的探討

王 利 平

(太原鋼鐵(集團)有限公司，山西 太原 030003)

論述了高爐沖渣水余熱回收的優(yōu)越性和存在的技術(shù)難題，結(jié)合工程實例，介紹了高爐沖渣水回收改造的主要內(nèi)容，并探討了沖渣水系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)，指出高爐沖渣水余熱采暖取得了供熱與節(jié)能的效果。

高爐沖渣水，余熱回收，供熱，換熱器

0 引言

20世紀90年代，太鋼已經(jīng)開始注重開發(fā)利用各種余熱資源并用于市政集中供熱，比如焦化冷卻煤氣的循環(huán)冷卻水余熱和鍛鋼汽錘乏汽等余熱均回收用于集中供熱。 近年來，按照山西省政府和太原市政府對太原市集中供熱全覆蓋工作的要求，太鋼必須承擔其周邊生活區(qū)集中供熱的任務(wù)。同時要求，既要保證集中供熱的人員供應(yīng)，又不得增加熱源生產(chǎn)過程中的污染物排放。因此增加的集中供熱面積就只能依靠開發(fā)或利用余熱資源。至此，高爐沖渣水的余熱，很快成為太鋼人解決冬季集中供熱的可利用熱源。2013年，太鋼積極與國內(nèi)專門研究高爐沖渣水換熱的設(shè)備廠家合作，率先將五號高爐沖渣水系統(tǒng)進行了冬季集中供熱的改造；2014年又實施了三號高爐和六號高爐沖渣水回收利用工程，并對部分供熱管網(wǎng)進行優(yōu)化。

1 高爐沖渣水余熱回收的優(yōu)越性和存在的技術(shù)難題

1.1 高爐沖渣水余熱回收的優(yōu)越性

目前國內(nèi)采用最多的高爐渣處理方法主要有三種：底濾法、拉薩法和因巴法。太鋼高爐渣處理大部分采用因巴法。為了降低高爐沖渣水的溫度以使其循環(huán)使用、減少排放，處理系統(tǒng)中需要配備沖渣水—空氣冷卻塔、鼓風機等設(shè)備。大量沖渣水需要在冷卻塔中由空氣降溫，既沒有回收其余熱，又多消耗了動力，同時仍然有較大量的水排放，浪費了能源，污染了環(huán)境，還需要對沖渣水不斷補充新鮮水。本文總結(jié)的高爐沖渣水余熱回收方案首先解決了上述處理方法的弊端，不僅節(jié)能減排，減少煉鐵工藝過程的水資源消耗，而且還可獲得高品位的熱能，同時還有助于改善高爐周圍的環(huán)境狀況，減少工業(yè)水的熱污染，減輕冶金廠區(qū)的熱島效應(yīng)。

1.2 高爐沖渣水余熱回收的技術(shù)難題

以往的高爐沖渣水，也被簡單地用作供熱采暖熱水或為其換熱，但由于沖渣水的特性，導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備和熱網(wǎng)管道容易腐蝕、結(jié)垢或渣堵，影響沖渣水降溫；采暖系統(tǒng)經(jīng)常被迫停運檢修，影響正常供熱。因此沖渣水余熱回收存在以下技術(shù)難題：

1)渣棉、渣粒堵塞換熱器角孔和流道；

2)硅酸鹽結(jié)垢體和二氧化硅結(jié)晶體沉積在換熱器表面影響換熱；

3)堅硬渣粒高速流動對換熱器表面造成嚴重磨損；

4)沖渣水對換熱器有極強的腐蝕性。

根據(jù)以上沖渣水的特性和余熱回收技術(shù)難題，實現(xiàn)沖渣水的余熱回收，換熱器是關(guān)鍵，而且必須具有以下特性：

1)保證沖渣水的暢通低速流動；

2)防止沖渣水的腐蝕、結(jié)垢和渣堵；

3)具有高效的傳熱特性和快速傳熱響應(yīng)；

4)能適應(yīng)低溫差的傳熱工況。

太鋼多年來一直不斷研究和探索高爐沖渣水的余熱回收利用，終于在2013年與天津華賽爾傳熱設(shè)備有限公司完成技術(shù)合作，研發(fā)出具有國家專利技術(shù)、專用于高爐沖渣水系統(tǒng)的換熱器，解決了沖渣水換熱方面的主要問題，而且也攻克了沖渣水余熱回收的上述技術(shù)難題。

2 高爐沖渣水回收及改造主要內(nèi)容

下面重點以三號高爐和六號高爐沖渣水回收利用工程為例，總結(jié)高爐沖渣水余熱回收的實施過程。

三號高爐和六號高爐沖渣水余熱回收利用之前，部分周邊宿舍區(qū)(如太鋼廠區(qū)以東的宿舍區(qū))采暖是太鋼廠區(qū)輸出的蒸汽經(jīng)換熱后供熱的。三號高爐和六號高爐沖渣水余熱回收后，可替代一部分熱源，減少蒸汽消耗。因此，該項沖渣水余熱回收改造，除新增兩個高爐沖渣水的換熱系統(tǒng)外，還需對相應(yīng)一次熱網(wǎng)進行改造，并將原蒸汽換熱站改為沖渣水余熱換熱系統(tǒng)的補熱系統(tǒng)。具體改造內(nèi)容如下。

2.1 三高爐沖渣水回收系統(tǒng)

1)在水渣東側(cè)新建渣水換熱站，包含4臺渣水換熱器；

2)敷設(shè)原渣水系統(tǒng)與渣水換熱站間連接的渣水管道；

3)架空敷設(shè)沖渣水換熱站與熱網(wǎng)回水管道連接的配套管道，φ630×10螺旋卷焊管300 m;

4)配套渣水切換控制系統(tǒng)。

2.2 六高爐沖渣水回收系統(tǒng)

1)在東西水渣新建渣水換熱站2座，每座包含6臺渣水換熱器；

2)敷設(shè)原渣水系統(tǒng)與渣水換熱站間連接的渣水管道；

3)架空敷設(shè)沖渣水換熱站與熱網(wǎng)回水管道連接的配套管道，φ820×10螺旋卷焊管400 m；

4)配套渣水切換控制系統(tǒng)。

2.3 調(diào)峰補熱系統(tǒng)

利用能源動力總廠舊熱網(wǎng)站進行改造：

1)將現(xiàn)有6臺循環(huán)泵更換為3臺高揚程變頻熱網(wǎng)循環(huán)泵；

2)熱網(wǎng)疏水泵及補水泵進行變頻改造；

3)原有2臺舊熱網(wǎng)加熱器換熱管束全部更換；

4)對電氣及控制系統(tǒng)改造；

5)配套φ529蒸汽管道150 m、新增及改造φ820循環(huán)水管道200 m、新增熱網(wǎng)疏水管道20 m。

2.4 沖渣水系統(tǒng)與焦化余熱系統(tǒng)管道聯(lián)通

在自建四換熱站前將沖渣水系統(tǒng)熱網(wǎng)管道與原有焦化系統(tǒng)熱網(wǎng)管道聯(lián)通，需架空敷設(shè)φ1 020×10螺旋卷焊管440 m,φ630×10螺旋卷焊管440 m。

2.5 工程概況

該項目總投資為5 700萬元。2014年5月開工,2014年11月初完工投產(chǎn)運行。

3 沖渣水系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)

1)三高爐取熱設(shè)計沖渣水循環(huán)量1 500 m3/h，溫度75 ℃/55 ℃，取熱效率按80%計算，可回收熱負荷28 MW。

2)六高爐取熱設(shè)計沖渣水循環(huán)量2 400 m3/h，溫度85 ℃/55 ℃，

因取熱過程在東西兩側(cè)進行，取熱效率按50%進行計算，可回收熱負荷42 MW。

3)沖渣水余熱回收工藝流程：來自水沖渣系統(tǒng)上塔泵的高溫沖渣水經(jīng)渣水換熱器上部接口進入換熱器內(nèi)進行熱交換，換熱后由渣水換熱器下部接口流入冷水池，再通過高爐沖渣水供水泵進入高爐沖渣口沖渣后循環(huán)使用。采暖水系統(tǒng)，來自外部的采暖回水經(jīng)除污器、流量調(diào)節(jié)閥后從沖渣水換熱器下部進入換熱器換熱后，從上部流出，進入循環(huán)水泵升壓，根據(jù)實際情況在調(diào)峰補熱站內(nèi)補熱后供給廠外用戶(見圖1)。

4)回收熱量和增加的供熱面積：采暖季余熱回收量為91.325萬 GJ，折合標準煤約3.117萬 t。每年可減少排放二氧化硫約865 t，煙粉塵約1 730 t。

該項目實施后在供暖期加上蒸汽調(diào)峰供熱面積可達到400萬 m2。

4 結(jié)語

該余熱回收系統(tǒng)自2014年11月投運以來，已完成了兩個采暖季的供熱任務(wù)。經(jīng)過較長時間的運行調(diào)整與摸索，目前該系統(tǒng)不但較好地承擔了相應(yīng)采暖區(qū)域的供熱，同時也安全經(jīng)濟地保證了高爐沖渣的冷卻，并取得了上述余熱量回收和二氧化硫、煙粉塵減排的良好成績。

高爐沖渣水的余熱采暖，其換熱設(shè)備已由設(shè)備廠家申請了國家專利；而該系統(tǒng)的設(shè)計，正由太鋼工程技術(shù)有限公司作為其成功業(yè)績在國內(nèi)同類系統(tǒng)中進行推廣和應(yīng)用。

On the waste heat recovery of TISCO blast furnace slag flushing water applied for municipal heating

Wang Liping

(TISCO，Taiyuan030003,China)

This paper discussed the advantages and existing technical problems in blast furnace slag flushing water heat recovery, combining with the engineering example, introduced the main contents of blast furnace slag flushing water recycling transformation, and discussed the design parameters of blast furnace slag flushing water system, pointed out that the blast furnace slag flushing water heat recovery heating achieved heating and energy saving effect.

blast furnace slag flushing water, waste heat recovery, heat supply, heat exchanger

1009-6825(2017)07-0118-02

2016-12-15

王利平(1961- )，男，工程師

TU995

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