安钢高炉冲渣水余热利用技术的实践
摘要通过对安钢目前厂区高炉冲渣水分析，大量的低温余热未能充分回收利用，既造成蒸汽的浪费，也不利于环保要求，针对存在的问题，回收利用高炉冲渣水的低温余热，用于生活区冬季采暖改造，节省蒸汽资源，提高能源的综合利用。
关键词高炉冲渣水余热利用生活采暖实践 0前言
近年来，安钢在节能降耗、资源综合利用等方面不断创新、发展，引进、消化、吸收和开发、创新、研制先进节能减排技术，全面推广应用节能减排“四新”技术，促进工艺技术装备水平的优化升级，提高了节能减排创效能力。因此，加强能源优化利用、提高余热余能利用水平、发展循环经济已成为安钢科学发展的一个重要趋势。
安钢东线采暖泵站主要给安钢五生活区供暖，热源采用动力锅炉中温中压蒸汽，蒸汽使用量约15～20t/h，供应采暖面积约14万平方米，是安钢的职工住宅区之一。而安钢目前有大量的低温余热余能未能充分回收利用，部分余热余能是供应生活采暖的最佳热源，如高炉INBA冲渣水余热资源，其温度高、水量大，蕴含着巨大的热能，目前均未回收利用。一方面，高炉冲渣水热量一部分流失对环境造成热污染；另一方面，采用动力锅炉蒸汽用于生活采暖则消耗了宝贵的蒸汽资源，增加了企业采暖成本，影响企业经济效益。因此，利用高炉冲渣水余热向生活小区供暖已成为节能与资源综合利用的最佳选择。现就安钢高炉冲渣水的余热利用技术实践做简单介绍。
1安钢高炉冲渣水现状
安钢目前有3座2000m³以上级高炉，均采用INBA法水冲渣工艺，冲渣水余热均未回收利用。其中1#高炉是2200m³高炉，其正常生产时，冲渣水循环量为1200m³/h，冲渣水温度在80℃以上，东、西两个INBA交替出渣，其中西INBA为双出铁口出渣，东INBA为单出铁口出渣。经测算，1#高炉冲渣水有效热量为25.54MW，按照本地区的采暖设计规范，具有供应约50万平方米的采暖能力。
安钢东线采暖泵站紧临1#高炉西INBA，对于利用1#高炉冲渣水余热实施东线采暖改造具有得天独厚的优势。首先，采暖泵站和高炉INBA之间管道距离近、改造工程量小、投资省；其次，原有的采暖管网不用改动，将原有采暖泵站设施作为系统备用，提高了系统的保障能力。由于现有东线采暖面积只有14万平方米，采用1#高炉西侧INBA冲渣水余热完成能够满足该小区供暖热量需求，更减化了采暖系统设计和减少了工程施工量。
2技术方案
为了回收利用高炉冲渣水的这部分能量，安钢实施了利用1#高炉冲渣水余热进行东线采暖改造工程。
在高炉INBA附近新建换热站一座，利用板式换热器技术，将高炉冲渣水通过渣浆泵引入板式换热器与小区供暖回水进行间接换热，换热后的冲渣水继续回到冲渣系统进行冲渣，将冲渣水热量交换给采暖水；而换热后升温的采暖水通过原有供暖管网供给社区采暖，采暖回水继续参与换热，循环往复。
2.1冲渣水循环系统
1#高炉现有东、西2个INBA，其中西INBA为双出铁口，冲渣工艺为冲渣2～3h间断1h。
本次改造所利用冲渣水由双出铁口的西侧1#INBA提取，原有流程为渣水槽－粒化泵－粒化箱，本工程改为渣水槽－粒化泵－渣水换热器－粒化箱，增加了渣水换热环节。1#冲渣水热水池运行时，2#停止。当1#冲渣水热水池温度达到设定温度时，切换冲渣管道进行取热；当冲渣泵停止运行，切换2#冲渣水热水池时，取热停止，等待下次冲渣运行，如此循环。粒化泵后冲渣水管道设换热器旁路，当渣水换热器异常时，可直接切换成原来的冲渣系统，以免对高炉造成影响；同时保留原采暖泵站，在高炉检修或系统异常时可以与原系统实现全水量切换，作为备用，保证社区采暖的正常供暖。
2.2采暖水循环系统
保留原来蒸汽热力站系统，在原系统采暖水回水管道距离渣水池较近位置将采暖水与新渣水换热器并联，实现两套加热系统的切换。
改造前采暖回水进入蒸汽加热池，采用蒸汽加热后对小区供暖，供回水温度为60℃/45℃，供水压力0.55MPa。改造后，采暖回水进入板式热交换器换热，换热后的采暖水进入蒸汽加热池按原流程运行，一方面在高炉检修和系统异常时候可以及时切换原供热系统使供暖用户不受影响，另一方面由于高炉冲渣水取热为单侧取热，温度波动较大，适当补充蒸汽量可以平衡供水温度，完善供热系统。
2.3板式换热器结垢问题
采用的板式换热器是多流程换热器，其多个换热单元组叠成换热板束，传热板片一侧为冲渣水流道，另一侧为二次水流道，冲渣水流道一侧无触点，每个冲渣水流道通过连接在换热板束两端的冲渣水管箱进行折返形成一个无触点的单通道冲渣水换热流程，多个换热单元组叠成的换热板束形成多个并联的、无触点的单通道冲渣水换热流程，此种结构很好地解决了换热器渣水侧堵塞的问题。
2.4电气仪表系统
渣水换热器进出口温度、进出口压力、采暖水流量自动采集记录，与1#高炉INBA操作系统相联，操作人员可在电脑上实现远程冲渣水取水管道切换和冲渣水粒化泵切换对应切换的操作和监控。
3实施效果
利用1#高炉冲渣水余热实施东线采暖技术改造后，实际供回水温度为60℃/45℃，经过一个采暖季的运行，安钢东线采暖系统运行稳定，没有发生换热器水渣堵塞现象，完全能够满足住宅小区的采暖需求，替代了之前的动力蒸汽加热供暖的模式，可节约动力蒸汽15～20t/h，可增加发电负荷5000kW，一个采暖季可增加发电量1440万kWh，创效864万元，节能增效效果显著。
实践证明，利用高炉冲渣水余热用于生活采暖，技术上可行、经济上合理，可以全面推广应用到全厂和全部生活社区采暖改造，最大限度地回收利用放散的低温高炉冲渣水余热资源。
安钢目前高炉冲渣水余热利用同时也存在一些问题：
（1）受小区供暖面积的制约，高炉冲渣水余热回收只采用1#高炉西侧INBA冲渣水热量，在东、西INBA交替冲渣时，供暖温度波动大，冲渣间隔时间长时需要补充蒸汽以维持供水温度。
（2）冲渣的波动性造成供水温度、压力、流量的波动，由此对管道的安全运行和寿命造成影响。
（3）目前高炉冲渣水余热利用仍局限于冬季采暖，采暖期只有4个月，其余8个月时间仍没有经济合理的的回收利用途径，造成余热资源的持续浪费。
4下一步规划设想
安钢1#高炉冲渣水余热回收用于生活采暖项目的实施，是安钢实施生活采暖改造的试点，其成功实施，给安钢下一步全面实施厂区和生活区采暖改造提供了基础和依据。
安钢厂区和生活区总采暖面积约170万平方米，除实施完成的东线采暖面积约14万平方米外，尚有约156万平方米的生活采暖没有改造，仍然在利用动力蒸汽作为热源直接采暖或进行间接换热，采暖季消耗动力蒸汽约150～160t/h，严重影响了安钢余热余能利用水平和发电创效能力。
安钢目前还有2#3#两座大高炉均是采用INBA渣处理工艺，此外还有1#高炉富余的冲渣水余热。经测算，高炉冲渣水余热热量尚能满足140万平方米的建筑采暖需求，在增加少量蒸汽的情况下可以满足安钢156万平方米的厂区和住宅区供暖。因此，将结合现有采暖系统改造的成功经验，系统考虑厂区和生活社区的采暖改造问题，最大限度地回收利用高炉冲渣水余热，替代优质的动力蒸汽用
于发电。同时，针对1#高炉冲渣水余热回收项目中出现的冲渣时间间隔长、间断补汽等问题，对3座高炉冲渣水余热回收进行统筹规划和设计，实现余热资源和采暖需求的合理匹配，一方面能够满足住宅小区的供暖需求，另一方面可以实现两侧INBA冲渣水热量的全部回收，保证供暖温度的连续、稳定，节省高品质的动力蒸汽，为安钢节能降耗、挖潜增效提供新的增长点。
5结论
回收利用高炉冲渣水余热用于生活供暖，是一项技术成熟、工艺完善、效果显著的节能和环保技术，可有效回收钢铁企业高炉冲渣水低温余热资源，把原来生产工艺需要冷却和放散掉的废热变废为宝，取代现有的直接蒸汽加热工艺，节约了宝贵的蒸汽资源，不但可提高能源利用效率，提高供热质量，极大程度地节约能源消耗，缩减供暖成本及生产成本，提高企业经济效益，而且减少了热能排放，相应减少了碳的排放和减轻大气污染，经济和社会效益显著，是一个典型和优秀的节能环保技术。但在项目设计中，需要同步考虑热源和供暖热量需求的合理匹配问题，在最大限度地回收高炉冲渣水热量的同时，可稳定和提高供暖质量，实现系统的连续稳定运行。因此，利用高炉冲渣水余热用于生活采暖，有显著的节能和环保效果，是冶金行业节能增效新的经济增长点，有很大的使用和推广价值。
参考文献：⑴宋秉棠 赵殿金《一种高炉冲渣水多流程换热器》说明书 申请号：201320097650.3
⑵宋秉棠《安钢东线采暖项目技术协议》，2013年9月
⑶王军根《高炉冲渣水的余热利用》，《工业用水与废水》，2008年2期
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