高爐沖渣水余熱應用助鋼企綠色發(fā)展

目前，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的能源費用占總成本的比重約30%，而鋼鐵生產(chǎn)過程中能源利用效率僅30%左右，產(chǎn)值占工業(yè)規(guī)模企業(yè)總產(chǎn)值的比例呈下降趨勢。新能源（可再生能源）難以有效、大規(guī)模使用，成為鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。從企業(yè)實踐看，成熟的節(jié)能技術已被國內(nèi)鋼鐵企業(yè)普遍采用，新節(jié)能技術的研發(fā)與應用較少。因此，基于清潔能源技術的發(fā)展，有效推廣高爐沖渣水的余熱利用技術，對鋼鐵生產(chǎn)節(jié)能減排、提高能源利用效率具有重要意義。

高爐渣余熱資源品質(zhì)高

生產(chǎn)1噸生鐵要產(chǎn)生0.3噸—0.6噸爐渣，每噸爐渣約含有（1.26—1.88）×106千焦的顯熱，相當于45—60千克標準煤的能量。回收高爐渣余熱可以提高能源利用效率，減少二氧化碳排放量，有助于改善鋼鐵企業(yè)的環(huán)境。

目前，高爐渣溫度高達1400—1500攝氏度，熱量大，屬高品質(zhì)的余熱資源。大多數(shù)高爐渣處理方式為水淬處理，在處理過程中消耗大量新水，約占煉鐵工序新水總耗的50%以上。沖制1噸水渣大約消耗新水1噸—1.2噸，循環(huán)水量約為10噸左右。由沖渣水帶走的高爐渣物理熱占煉鐵能耗的8%左右。循環(huán)水池的水溫為700—850攝氏度，屬于工業(yè)低溫廢熱源，如果不加以利用，這部分能量就會被白白浪費。

沖渣水余熱利用方式多

目前，沖渣水的利用方式主要有3種：一是采暖、洗浴（國內(nèi)普遍采用的方式，技術相對成熟），二是海水淡化（受地理條件限制），三是低溫余熱發(fā)電技術（僅處于理論研究階段，目前沒有實施的項目）。沖渣水余熱發(fā)電無疑是一個最有價值的研發(fā)方向，但由于其技術要求相對較高、投資回收期較長，目前還處于研究開發(fā)階段。利用沖渣水進行換熱，然后向浴室、食堂、游泳池供應熱水，或給居民樓供暖，這些方式目前被部分鋼廠采納，并帶來了較好的經(jīng)濟效益。

采暖、洗浴的發(fā)展。將高爐沖渣水沉淀過濾后，沖渣水進入換熱器，通過水—水熱交換，再通過循環(huán)泵將采暖水送至采暖用戶、洗浴中心及食堂。降溫后，沖渣水回到冷水池進行沖渣使用。

海水淡化的發(fā)展。高爐沖渣水經(jīng)過沉淀過濾后，進入換熱器內(nèi)與循環(huán)除鹽水進行換熱，被冷卻的沖渣水流入冷水池，進行循環(huán)沖渣使用。換熱器內(nèi)與高爐沖渣水換熱后產(chǎn)生的高溫熱水，通過管道進入閃蒸罐進行噴淋，高溫熱水在蒸發(fā)壓力下閃蒸沸騰，一部分熱水汽化成為蒸發(fā)壓力下的飽和蒸汽，另一部分熱水在溫度降低到蒸汽溫度以下后，繼續(xù)回到換熱器中被加熱。飽和蒸汽被送往海水淡化裝置進行制水使用，蒸汽凝結后經(jīng)過熱力除氧，給蒸汽發(fā)生器補水。

低溫余熱發(fā)電技術的發(fā)展。高爐沖渣水經(jīng)過沉淀去除雜質(zhì)處理后，進入換熱器，將熱量傳遞給工質(zhì)（R600），溫度降到40—50攝氏度，再送到高爐供沖渣使用，從而回收一定量的余熱。工質(zhì)在換熱器內(nèi)吸收熱量后閃蒸變成80攝氏度的過熱蒸汽，然后進入汽輪機膨脹做功，帶動發(fā)電機轉動，對外輸出電能。做功后的工質(zhì)變成低壓蒸汽，低壓蒸汽進入冷凝器放出熱量，變成低溫低壓的液體工質(zhì)，然后由凝結水泵送到熱交換器中吸熱，再次變成過熱蒸汽去推動汽輪機做功。如此連續(xù)循環(huán)，將熱水中的熱量源源不斷地轉換成高品位的電能。

換熱器在實踐中的應用

3種沖渣水余熱利用方式都是采用換熱的形式，通過熱交換再進行使用。實際上，由于含有CaO、SiO2、MgO等，高爐水渣pH值大于7，呈弱堿性，水渣雜質(zhì)在沖渣水中以固體顆粒或懸浮物的形式存在。所以，高爐沖渣水作為采暖熱源不適于直接使用。沉淀過濾后，通過間接換熱的形式重復利用沖渣水是主要研究方向。

受沖渣水水質(zhì)的影響，換熱器在長期使用后會發(fā)生堵塞。所以，換熱器的結構形式是進行良好換熱的關鍵。目前使用的換熱器有板式換熱器、螺旋板式換熱器、固定管板式換熱器、管殼式換熱器以及沖渣水專用換熱器。從使用效果來看，初期換熱效率都很高，但使用一段時間后，換熱器都會發(fā)生堵塞，而且很難清理，影響使用效果。所以，解決換熱器堵塞問題的關鍵是改變它的結構形式。

考慮到?jīng)_渣水含有的雜質(zhì)會磨損換熱器，給換熱器帶來損傷，在不影響換熱效率的情況下，應選用耐磨材質(zhì)。目前，使用效果最好的是無錫不銹鋼材質(zhì)。此外，還要注意以下幾點：

一是在換熱器前面加裝過濾設備，過濾后水渣對管道的磨損減少，延長換熱器的使用壽命；

二是采取多級換熱的方式，擴大換熱的面積，延長換熱的時間，提高換熱效率；

三是根據(jù)其他廠的使用經(jīng)驗，換熱器選材要求要高，必須選用無錫不銹鋼材質(zhì)等高質(zhì)量的換熱器，避免堵塞、腐蝕管道等現(xiàn)象發(fā)生；

四是采暖時，要對沖渣水參數(shù)進行測試，掌握沖渣水流量、出口溫度、進口溫度、渣水池穩(wěn)定溫度、大氣溫度、載熱量等參數(shù)變化規(guī)律；

五是由于采暖主要在冬季，建議夏季針對職工洗浴用水，在每個浴室設置蓄水池或水箱，貯存熱水，并考慮保溫。