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高炉洗渣水余热回收技术及潜力分析
添加时间:2019-09-28

高炉在生产过程中产生大量的洗渣水,放出大量的热量。做好高炉洗渣水余热回收工作具有重要意义。介绍了武钢现有的高炉洗渣水余热回收技术,对武钢高炉洗渣水余热资源进行了调查统计,分析了其回收潜力。

高炉炉渣的主要成分为氧化镁、氧化钙和三氧化二铝,占炉渣总量的95%。出渣温度1450~1650%。炉渣主要采用水力冲渣处理,在70~90℃范围内产生冲渣热水。高炉冲渣水余热源温度低,但流量大,水中所含化学物质对普通钢有腐蚀性。因此,高炉炉渣水余热回收利用不仅有效。减少能源浪费,保护周边环境。

高炉洗渣水余热利用主要包括加热(热水)、制冷、发电和脱盐。目前,高炉排渣废水余热发电应用广泛,存在效率低、成本高等问题。相关技术尚处于研发阶段,离产业化应用还有很长的路要走。高炉排渣水余热制冷技术也一直是研究的热点之一,目前只有少数钢铁企业应用,海水尚未普及。海水淡化技术受地域限制,主要应用于沿海钢铁企业。因此,目前炼铁系统余热利用最可行的途径是利用洗渣水加热。高炉洗渣水余热加热技术主要包括直接传热、间接传热和利用高炉洗渣水专用换热器直接换热三种方式。

高炉洗渣水的温度特性使其非常适合加热。20世纪80年代以来,鞍钢、济钢、邯钢、宣钢、通钢、唐钢等北方钢厂成功实施了高炉洗渣水余热利用供热工程。主要钢厂采用高炉冲渣水作为加热热源时,主要采用两种方式:一种是直接传热,过滤净化后的高炉冲渣水作为加热热介质直接进入加热终端设备,如图1所示;另一种是间接传热,它是通过过滤后的高炉排渣水和净化后的高炉排渣水与换热器之间的间接传热来实现的。再将二次热水作为加热介质送入加热终端设备,如图2所示。直接传热在早期广泛应用。由于运行过程中的堵塞和腐蚀,系统不能正常运行。因此,目前换热器间接加热技术得到了广泛的应用。

同时,高炉排渣水的余热也可用于发电。其原理是工作介质在换热器中吸收热量后,闪蒸蒸汽在80℃左右变成过热蒸汽,进入汽轮机工作,然后驱动发电机组发电。输出功率后,工质转变为低压蒸汽,进入凝汽器放热,再转变为低温低压液体工质,由冷凝水抽至换热器吸热,再转化为过热蒸汽,促进汽轮机的工作。为了回收高炉排渣水的余热,需要配置相应的设备,如汽轮机、发电机、凝汽器等,初期投资巨大,占地面积大,需要专门的管理人员进行管理。同时,大功率循环泵本身耗电量大,送电率小,发电成本较高,受高炉冶炼频率的影响,汽轮机运行缺乏稳定性,运行时间较长远离工业化。

此外,高炉洗渣水还可用于海水淡化。海水淡化工艺是将过滤后的高炉渣水引入换热器,与循环海水淡化水进行换热。冷却渣水进入凝结槽循环洗渣。换热器中的高温热水进入闪蒸罐,在蒸发压力下喷淋沸腾。一些热水蒸发成相应的饱和蒸汽。热水的另一部分温度降到蒸汽温度以下,回流到换热器重新加热。饱和蒸汽被送入脱盐装置蒸发产生水。蒸汽凝结后,蒸汽发生器通过热力除氧补充水。在设置换热器时,可采用多级换热方式,增加换热面积,延长换热时间,提高脱盐水供水温度。脱盐过程如图3所示。

洗渣水不仅可用于加热,还可用于制冷。由于夏季不供暖,采用传统的洗渣水余热供暖技术,洗渣水供暖系统在夏季将停止运行,这是非常不经济的。因此,考虑在夏季使用洗渣水制冷。洗渣水加热系统的供热管网为实现区域制冷提供了便利条件。因为热源、供热管网、换热站都是现成的,将换热站改造为冷热电站,在用户房间内增设风机盘管机组,投资少,可实现冬季供热、夏季供冷的两用系统。区域制冷系统不仅可以提高制冷系数,而且可以减少二氧化碳排放。然而,它们大多处于研究阶段,应用案例很少。洗渣水区制冷系统如图4所示。

在上述四种余热回收方式中,考虑到武钢有限洗渣水余热资源的特点和地理位置,利用洗渣水加热是最可行的余热利用方式。

洗渣水显热作为高炉炉渣显热的一部分,是武钢有限炼铁厂最有潜力的余热资源。武钢有限炼铁厂共有6座高炉,其中1、5、6、7、8号高炉主要采用水力冲渣处理。熄渣方法采用,产生冲渣水余热,可循环利用。