高炉渣处理热水供暖方案探讨

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1、高炉渣处理热水供暖方案探讨胡学毅北京首钢设计院100043摘要：本文简述了首钢利用高炉渣余热供暖的历程和其间出现的问题，并指出目前采用先进的高炉渣处理系统和供热交换系统可以较好的解决以上问题。文中通过对高炉渣处理系统的热平衡计算，得到了可利用的热量和系统温度的变化范围。文中还对溴化锂热泵机组提高余热供热温度系统的方案、节能环保效果及技术经济指标进行了深入分析。关键词：高炉渣处理系统冲渣水冷凝热水供热系统溴化锂热泵机组1．前言首钢曹妃甸钢铁基地要实施的是钢铁精品工程，并从可持续发展的战略高度，把资源、环境、能源放在首位，发展循环经济。钢铁企业固体废弃物资源综合利用以

2、及余热资源的利用是发展循环经济的重要内容。在余热利用方面，除利用焦炉排烟气与荒煤气显热来预热焦煤；利用烧结机环冷机废气和主排风烟气进余热锅炉和低温余热发电；高炉渣、转炉渣显热回收等，还有低品位余热水、循环冷却水的热泵利用等新技术。余热利用不仅解决钢铁企业内部的供热需要，而且可提供邻近社区居民生活的热能。本文着重探讨高炉渣的余热利用以及采用吸收式热泵技术解决钢铁企业低品位工业循环水热量的回收利用。2.首钢利用水渣余热采暖历史回顾首钢从1972年4月份开始进行水渣池余热采暖工程的试验研究和设计，到1984年利用泡渣池热水实现供暖面积51.3万m2。90年代4座高炉改造

3、铁水产量提高1倍以上，泡渣改成水力冲渣，渣池水供热面积达152万m2。其供热工艺流程见图1。图1冲渣水供热工艺流程图5系统中设计了预沉池和快滤池，滤后渣水浊度可以达到25mg/L以下，但由于其中含有胶体物质，水质具有腐蚀性，长期运行出现了管道、散热器等处发生结垢、堵塞和腐蚀的普遍现象，使供暖系统维修量和维修成本逐年增加；散热器结垢和堵塞，使其散热量减少，以致在寒冷季节室温达不到设计要求。另外，由于水渣水供热面积逐年增加，原系统负荷已不能满足要求，由于以上原因，于1997年底结束了水渣池25年供暖的历史，由一座供热能力为210万m2的热交换站承担，最大蒸汽用量为25

4、0t/h，蒸汽主要由首钢自备电厂抽汽式机组和厂区蒸汽管网提供。虽然由于水质以及系统等问题结束了首钢高炉水渣池供暖的历史，但25年来其为首钢的节能、减少燃煤锅炉对环境的污染仍然功不可没。目前首钢正在曹妃甸建1000万t的现代化新钢厂，要以尽可能少的资源、能源消耗，尽可能少的废物产生和尽可能小的环境代价，取得最好的经济效益。而进一步采取节约资源、能源，降低污染物排放的举措对于建设节约型现代化钢铁制造业是非常重要的。其中水渣热水作为新型厂的冬季采暖的热源是一项非常具有潜力的节能环保技术。新厂5500m3高炉渣处理采用了与传统泡渣池和水力冲渣池完全不同的工艺流程，新的渣处

5、理方法－节水环保型明特法渣处理原理见图2。图2节水环保型明特法渣处理原理示意图1.高炉；2.冲制粒化箱；3.冷凝塔；4.螺旋出渣；5.滚筒过滤器；6.贮水池；7.热水槽；8.冷却塔；9.温水槽从原理图可见，明特法渣处理分为两个循环系统，即冲渣水的循环系统和蒸汽冷凝水的循环系统。通过冷凝塔实现利用渣的热量产生蒸汽，蒸汽在冷凝塔上部被喷淋冷凝，蒸汽的潜热加热喷淋水成80℃以上的热水，再把热水送进冷却塔冷却为55℃温水，热量通过水的蒸发和冷却再排入大气。由于冷凝水的循环系统不与冲渣水直接接触，所以水质要比原来泡渣水和冲渣水要好得多，另外，还可以通过热交换器对采暖系统的密

6、闭循环水与开式冷凝的循环水进行隔离。而以前供热系统中存在的对散热设备的结垢、堵塞、腐蚀等现象均不会发生了。3.高炉明特法冲渣水的热平衡计算3.1计算基本参数以5500m3高炉为例，高炉日产铁水25300t，平均产渣量264t/h，有4个出铁口，配置两套节水环保型明特法渣处理系统，每套系统负责两个出铁口，两套系统交替使用，少量时间重叠运行。系统补水量157t/h，其中渣带走的水量45t/h，其余蒸发到大气中。热水池、贮水池等两个系统总散热面积458m2，池壁等散热面积约1000m2。3.2各项热量计算①高炉渣的热量Qz(kJ/h)Qz=GzCz=264000×180

7、0=47520×104(kJ/h)5其中Gz－高炉小时平均出渣量kg；Cz－渣的含热量kJ/kg。②补充水的热量QBs(kJ/h)QBs=4.18×GBtB=4.18×157000×35=2296.9×104(kJ/h)其中GB－系统补充水量kg/h；tB－补充水温度℃。③渣带走水的热量QP(kJ/h)QP=4.18×GPth=4.18×45000×80=1504.8×104(kJ/h)其中GP－渣带走的水量kg；th－冲渣水池的水温℃。④渣带走的热量QZP(kJ/h)QZP=GzCZbth=264000×0.878×80=1854.3×104(kJ/h)其中GZ

8、b－渣的比