一、高爐沖渣水余熱利用背景 鋼鐵廠在高爐煉鐵工藝中，產(chǎn)生的爐渣溫度大約為1000℃。目前，大多數(shù)煉鐵企業(yè)的處理方法是：將此爐渣在沖渣箱內(nèi)由沖渣泵提供的高速水流急冷沖成水渣并粒化，以供生產(chǎn)水泥之用。這一過程中能夠產(chǎn)生大量溫度在80~95℃的熱水。通常，為了保證沖渣水的循環(huán)利用效果，需要將這部分沖渣水在沉淀過濾后引入空冷塔，降溫到50℃以下再次循環(huán)沖渣。這樣就使得很大一部分熱量在空冷塔中流失，既造成了能源的浪費，又對環(huán)境造成了熱污染。 目前，高爐沖渣水余熱回收利用技術主要應用于余熱發(fā)電、冬季采暖和浴池用水。 二、高爐沖渣水余熱利用解決方案 2．1余熱發(fā)電 基本原理為：煉鐵廠高爐沖渣水排出時溫度為80～95℃，經(jīng)沉淀清除雜質(zhì)預處理后進人特殊設計的蒸發(fā)換熱器和預熱換熱器，將高爐沖渣水熱量傳遞給換熱介質(zhì)，溫度降至約5O℃，再送回高爐沖渣，從而回收一定量的余熱。換熱介質(zhì)在換熱器內(nèi)吸收熱量后變成80℃的過熱蒸氣，然后進入氣輪機膨脹做功，帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，輸出電能。做功后的換熱介質(zhì)變成低壓過熱蒸氣，進入冷凝器放出熱量，變成低溫、低壓的液體換熱介質(zhì)，然后由泵送至換熱器中吸熱，再次變成過熱蒸氣推動氣輪機膨脹做功。如此連續(xù)循環(huán)，將高爐沖渣水中的熱量源源不斷地提取出來，轉(zhuǎn)換成電能。
冷凝器冷卻方式包括水冷式和風冷式2種。其中，水冷式冷凝器投資較低，投資回收期較短，但運行過程需補充冷卻水；風冷式冷凝器凈發(fā)電量較少，但不需要冷卻水，比較適合干旱缺水地區(qū)。 2．2螺桿膨脹機余熱發(fā)電簡介 螺桿膨脹機是一種專門回收各種低品位熱能發(fā)電的高新技術新型發(fā)電機組，具有通用性強、熱能適用廣、使用維護安全便捷、節(jié)能高效等技術特點，在不影響用戶正常生產(chǎn)的前提下實現(xiàn)節(jié)能減排和經(jīng)濟增效的投運效果。 工業(yè)熱液（75℃以上）的應用范圍： 熱水溫度150℃以上，可以直接用“螺桿膨脹動力機組＋冷凝器”回收發(fā)電 熱水溫度70-150℃范圍，可以采用“雙循環(huán)螺桿膨脹動力機組＋冷凝器”回收發(fā)電
2．3冬季采暖 高爐沖渣水在渣池中沉淀后仍含有很多爐渣雜質(zhì)，不能滿足采暖系統(tǒng)水質(zhì)要求，所以高爐沖渣水必須過濾才能進入采暖系統(tǒng)。采暖循環(huán)水泵應采用熱水泵，1用1備。對于流量較大的采暖系統(tǒng)，可增設l臺流量為設計流量70％的熱水泵，在室外采暖計算溫度較高時使用，使采暖系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)實現(xiàn)分階段調(diào)節(jié)。采暖蓄水池水溫通常可達70℃以上，當室外溫度升高時，水溫也會隨之升高，所以采暖系統(tǒng)供水溫度可達7O一8O℃，供水和回水溫差為10℃。當采暖期室外溫度較低時，可向采暖蓄水池補充蒸汽，以提高供水溫度。 2.4浴池用水 采用高爐沖渣水作為浴池用水的熱源，該工藝的特點如下： 1)余熱易回收。高爐沖渣水水溫高達85℃，浴池用水溫度一般為40℃，采用換熱器可以很容易回收高爐沖渣水的余熱，使水溫達到浴池用水溫度。 2)熱水輸送方便。由于采暖管道已鋪設至廠區(qū)及家屬區(qū)，所以熱水輸送管道路由的選擇及工程測量均可省略。另熱水輸送量不是很大，熱水輸送管道可直接架設在采暖回水管道上，從而節(jié)省大量的鋼材消耗。 3)換熱器安裝方便。渣水分離系統(tǒng)設有22m×3m×12m的熱水井，換熱器安裝在熱水井中，可不受形狀和數(shù)量的限制。同時，自制的換熱器重量輕、價格低，在換熱面積相同的情況下，自制換熱器的重量僅為標準換熱器重量的1／6，價格僅為標準換熱器重量的1／7。 4)換熱效率高。渣水分離系統(tǒng)具有充足的給水水源，能使給水在不加壓的情況下通過換熱器進入蓄水池，從而很經(jīng)濟地完成換熱功能。其中，換熱器結構采用u型排管形式。 泵房及熱水輸送管道布置如圖3所示：
三、高爐沖渣水的渣水分離技術 爐渣水淬方式分為渣池水淬和爐前水淬2種，高爐沖渣水一般指爐前水淬所產(chǎn)生的廢水。因為沖渣過程對循環(huán)水質(zhì)要求較低，所以高爐沖渣水經(jīng)渣水分離后即可循環(huán)使用，溫度高一些也不會影響沖渣效果，因而，在高爐沖渣水系統(tǒng)中，可將空冷塔設計成只有補充水系統(tǒng)而無排污系統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)。高爐沖渣水渣水分離的方式主要有渣濾法、槽式脫水法(RASA拉薩法)和轉(zhuǎn)鼓脫水法(INBA印巴法)3種。 1．1渣濾法 渣濾法是將爐渣和高爐沖渣水的渣水混合物引入濾池，由爐渣作為濾料，使爐渣和高爐沖渣水通過濾池時將爐渣截流在濾池內(nèi)，并將高爐沖渣水過濾排出。過濾后的高爐沖渣水中懸浮物含量很少，且在渣濾過程中可降低高爐沖渣水的暫時硬度，濾料也不必反復沖洗，故高爐沖渣水循環(huán)使用較易實現(xiàn)。但濾池占地面積大，一般需幾個濾池輪換作業(yè)，且難以實現(xiàn)自動控制，所以渣濾法只適用于小高爐的渣水分離。 1．2槽式脫水法 槽式脫水法是將高爐沖渣水用泵打入脫水槽內(nèi)，槽底和槽壁均由不銹鋼絲網(wǎng)制成，猶如濾 池，但脫水面積遠大于濾池，且占地面積較小。脫水后的水渣由脫水槽下部的閥門控制排出，裝車外運；脫水槽出水夾帶浮渣，將其與浮渣一并送入沉淀池，沉淀后的水渣再返回脫水槽，溢流水經(jīng)冷卻循環(huán)使用。 1．3轉(zhuǎn)鼓脫水法 轉(zhuǎn)鼓脫水法是將爐渣和高爐沖渣水的渣水混合物引至1個轉(zhuǎn)動的圓筒形設備內(nèi)，使爐渣和高爐沖渣水均勻分配后進人轉(zhuǎn)鼓。轉(zhuǎn)鼓的外筒是由不銹鋼絲編織的網(wǎng)格結構，所以進入轉(zhuǎn)鼓的爐渣和高爐沖渣水很快得到分離。高爐沖渣水通過爐渣和轉(zhuǎn)鼓外筒從轉(zhuǎn)鼓的下部流出，爐渣則隨轉(zhuǎn)鼓一起做圓周運動。當爐渣被帶到轉(zhuǎn)鼓的上部時，依靠自重落至轉(zhuǎn)鼓中心的輸出皮帶機上，由輸出皮帶機將爐渣運出，實現(xiàn)高爐沖渣水與爐渣的分離。由于所有的爐渣均在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)被分離，沒有浮渣產(chǎn)生，所以不必再設置沉淀設施，顯著提高了渣水分離效率
