炼铁高炉余热利用： 高炉冲渣水余热利用技术浅析

炼铁高炉在生产过程中产生的高炉冲渣水排放了大量的热量，如能利用这些废热可有效降低钢铁企业能耗。

西钢炼铁厂挖掘余热余能的回收潜能，降低产品成本，实现节能降耗，创造新的经济效益，成为新形势下达到降本增效的重要工作之一。高炉冲渣水作为一种低温废热源，具有温度稳定、流量大的特点，若能将其有效地回收利用这部分废热，将有效提高企业的能源利用水平和经营效益。

1.浴池用水

钢采用高炉冲渣水作为浴池用水的热源，该工艺的特点如下:

(1) 余热易回收。高炉冲渣水水温高达85 ℃，浴池用水温度一般为40 ℃，采用换热器可以很容易回收高炉冲渣水余热，使水温达到浴池用水温度。

(2) 热水输送方便。由于采暖管道已铺设至厂区及厂外住宅区，所以热水输送管道路由的选择及工程测量均可省略。另外热水输送量不是很大，热水输送管道可直接架设在采暖回水管道上，从而节省大量的钢材消耗。

(3) 换热器安装方便。渣水分离系统设有22 m × 3 m × 12 m 的热水井，换热器安装在热水井中，可不受形状和数量的限制。同时，自制的换热器重量轻、价格低，在换热面积相同的情况下，自制换热器的重量仅为标准换热器重量的1 /6，价格仅为标准换热器价格的1 /7。

(4) 换热效率高。渣水分离系统具有充足的给水水源，能使给水在不加压的情况下通过换热器进入蓄水池，从而很经济地完成换热功能。其中，换热器结构采用U 型排管形式。

西钢浴池用水工程于2005 年7 月开始运行。运行结果表明，当打开给水阀调节给水流量使换热器出口温度达到50 ℃时，进入蓄水池的给水流量可达40 m3 /h，说明换热器换热能力达到了设计要求，单位时间产生的热水量可满足浴池全天用水。

2.冬季取暖

高炉冲渣水在渣池中沉淀后仍含有很多炉渣杂质，不能满足采暖系统水质要求，所以高炉冲渣水必须过滤才能进入采暖系统。采暖循环水泵应采用热水泵，1 用1 备。对于流量较大的采暖系统，可增设l 台流量为设计流量70% 的热水泵，在室外采暖计算温度较高时使用，使采暖系统的温度调节实现分阶段调节。采暖蓄水池水温通常可达70 ℃以上，当室外温度升高时，水温也会随之升高，所以采暖系统供水温度可达70 ℃ ～ 80 ℃，供水和回水温差为10 ℃。当采暖期室外温度较低时，可向采暖蓄水池补充蒸汽，以提高供水温度。

高炉冲渣水冬季平均水温为53 ℃，即使在最寒冷的夜晚仍能保持在49 ℃。高炉炉渣主要成分为CaO、SiO2、MgO、Al2 O3及水量的FeO，PH 值大于7，略显碱性。炉渣杂质在高炉冲渣水中以固体颗粒或悬浮物的形式存在，而水是采暖系统的主要介质，水中杂质若未有效清除，随着时间的延长，其将导致采暖系统中的管道、阀门和散热器发生大面积淤积和堵塞。因此，需对高炉冲渣水进行处理，水质合格后方可用于采暖系统。

3.余热发电

基本原理为: 炼铁厂高炉冲渣水排出时温度为80 ℃ ～ 95 ℃，经沉淀清除杂质预处理后进人特殊设计的蒸发换热器和预热换热器，将高炉冲渣水热量传递给换热介质，温度降至约50 ℃，再送回高炉冲渣，从而回收一定量的余热。换热介质在换热器内吸收热量后变成80 ℃的过热蒸气，然后进入气轮机膨胀做功，带动发电机转动，输出电能。做功后的换热介质变成低压过热蒸气，进入冷凝器放出热量，变成低温、低压的液体换热介质，然后由泵送至换热器中吸热，再次变成过热蒸气推动气轮机膨胀做功。如此连续循环，将高炉冲渣水中的热量源源不断地提取出来，转换成电能。

4.效益分析

(1) 经济效益。技术在钢铁企业推广可减少钢企节能减排的压力，增加钢企非钢产业的收入。高炉冲渣水余热回收利用回收期短，经济效益显著，为钢厂发展非钢产业提供了新的途径。

(2) 环境效益。高炉冲渣水高效回收利用技术可大大减轻或消除雾霾产生。北方地区采用高炉冲渣水余热回收，替换燃煤锅炉采暖( 或置换燃气锅炉的煤气用于发电) ，彻底解决了燃煤锅炉外排废气、SO2等污染物的排放。将高炉冲渣水余热回收用于低温余热发电，其市场前景广阔。

(3) 社会效益。高炉冲渣水余热回收利用技术和创新管理“驱动”钢厂与城市绿色融合，开辟了城市与钢铁企业融合发展的新途径，为城市型钢铁企业的融合发展提供了新模式，为加速城市型钢厂绿色转型、融入城市经济圈提供了重要支撑。

通过在西钢5#、6# 高炉实施高炉冲渣水余热利用，投运后节能效果显著，提高了公司二次能源利用水平，又优化了发展环境，具有较大的节能空间，在钢铁行业有着良好的应用前景。

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