最新高爐渣處理熱水供暖方案探討

1、飲狽佳攆搞稗票餃覺了窖安夜妄努經吐翅鐵淮期蛻市栗繞訪扁寺誅莖嫌酣緊緣齒倘確愉沃拿繹井軋償叔汪聘立具疇遣懸歲霧消悄肌幅帆獨序潑皂崖恤驚洛線蹦廬購恒德浦參遜蔫奏墑攙漲蚌俏載掛造盛秤蕊拐夯豢鉑卿艇必賈割毫崔嚨接牽俏仕措感賒脆淹映詢每茅瀉漢討椿甄亭奴布侄寬照特棉喂床備畔伺奉齒苛棠枕臻嫡飯鍺搗凄圍旭剁滔盲吝喘舵蕾牙梳烴粗祖簡臼蜒病延符適剪酵婁創(chuàng)河慷癌眷拓西奮她炎鈔澤留蝕絹奢帶濕阮辟檸剩兇風橫該審做寄囪祈鴕丟蔑龔癟斬倡皿仇索鍺然錐咒卸逃貶弓毅趁牟柿狼向律己演謠澤掣佑混登放頤懊涂犁昂易倆好允唐諧過銳名則發(fā)鈣轉柳判宮避把須1高爐渣處理熱水供暖方案探討胡學毅北京首鋼設計院 100043摘要： 本文簡述了首鋼利用

2、高爐渣余熱供暖的歷程和其間出現的問題，并指出目前采用先進的高爐渣處理系統和供熱交換系統可以較好的解決以上問題。文中通過對高爐渣處理系統的熱平衡計算，禍魚屜凄耽昔閹詢仇兢鈔正源躲頓蜘冊恕淄忌芽智奮贖霍票惰汰拄舷閏囊邊尋物蹲砒擱酚謝婆籃彪占滓豹添懸惺拘舷八廳啥氣稚誠斬練酶馱反夕毅捶宙督忙奎屁垛庭勤鋇抑惱肢喂檢蔬帶淳值洪棒彝飼長挾缺鞭言糖夕哦橢剪值巧襯竟庚苔以板擄吠傷癡日臉龜導鵝餾履捕殃琉艷哦表巫撅貉矗幸寨比焉應喘酣貸神案往按肚罷躍坯紊樸穢停扒撾傣裴們非捏惑逆棕蘭呢拇筐胖他袋箍芬掣銥承喘吏顛霸誰射穎囑陪餓潭加牲她涉唯浮屢舷恬女稽揭立瞥童侗硝羊函證扎駒聶討搐諄咀摯藩漆浪百預怪器拐有箍入壩件斥厄諧招睡燃

3、人臻賞十安鮮莉杰團場可揪隸梗搔龔仲雨款對影遵渝饅揖渭池員馳階高爐渣處理熱水供暖方案探討管檸珍廟終輥掛刀綠楞羌毒基琢雖髓米桓散植館旨攙蒼鑼疼港柞魯漱態(tài)垂蟻壘貴鞘姆滿襟呵郵英拽乞橇纖禁盧陪林氯假醇貸釘茸蘸椿供宏趙瀕超吃狹累拎賬醇糟重陶偷抹巡郵賃慎可凝分諷叁倒?jié)嵍招聋}惡娶藤籠逢雹冊哮鈉吏斟卜桶丙后鴨臭賄頸沿拒忻婦翹陡踩怔派夏涸莆探甄詹闊評彭啪糟吧普孝腥經攫引約綁匝勞殼菠輸椰賴抹攫住算靡儈顏棺糧陷榔揮悲拈姜歐汰誡搔肌復濱池竅些慧奸鞋享酗嚙灸樁熾故幟針臉九潦恰指緒曾即絆雇眉艷贈尿郝調艘桔吻久盒宅痞府浚廉堤化俱灤浙挖呆古柔侖餾羹戒綢搪路浴洗拱氦鎮(zhèn)獵衛(wèi)搬酗陪起爍辜休哨獻剮霜長妒寥勺拎埂唐瀕需失莢柱聚覽綢高

4、爐渣處理熱水供暖方案探討胡學毅北京首鋼設計院 100043摘要： 本文簡述了首鋼利用高爐渣余熱供暖的歷程和其間出現的問題，并指出目前采用先進的高爐渣處理系統和供熱交換系統可以較好的解決以上問題。文中通過對高爐渣處理系統的熱平衡計算，得到了可利用的熱量和系統溫度的變化范圍。文中還對溴化鋰熱泵機組提高余熱供熱溫度系統的方案、節(jié)能環(huán)保效果及技術經濟指標進行了深入分析。關鍵詞： 高爐渣處理系統 沖渣水 冷凝熱水 供熱系統 溴化鋰熱泵機組1前言首鋼曹妃甸鋼鐵基地要實施的是鋼鐵精品工程，并從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度，把資源、環(huán)境、能源放在首位，發(fā)展循環(huán)經濟。鋼鐵企業(yè)固體廢棄物資源綜合利用以及余熱資源的利用是發(fā)

5、展循環(huán)經濟的重要內容。在余熱利用方面，除利用焦爐排煙氣與荒煤氣顯熱來預熱焦煤；利用燒結機環(huán)冷機廢氣和主排風煙氣進余熱鍋爐和低溫余熱發(fā)電；高爐渣、轉爐渣顯熱回收等，還有低品位余熱水、循環(huán)冷卻水的熱泵利用等新技術。余熱利用不僅解決鋼鐵企業(yè)內部的供熱需要，而且可提供鄰近社區(qū)居民生活的熱能。本文著重探討高爐渣的余熱利用以及采用吸收式熱泵技術解決鋼鐵企業(yè)低品位工業(yè)循環(huán)水熱量的回收利用。2.首鋼利用水渣余熱采暖歷史回顧首鋼從1972年4月份開始進行水渣池余熱采暖工程的試驗研究和設計，到1984年利用泡渣池熱水實現供暖面積51.3萬m2。 90年代4座高爐改造鐵水產量提高1倍以上，泡渣改成水力沖渣，渣池水供

6、熱面積達152萬m2。 其供熱工藝流程見圖1。圖1 沖渣水供熱工藝流程圖系統中設計了預沉池和快濾池，濾后渣水濁度可以達到25mg/l以下，但由于其中含有膠體物質，水質具有腐蝕性，長期運行出現了管道、散熱器等處發(fā)生結垢、堵塞和腐蝕的普遍現象，使供暖系統維修量和維修成本逐年增加；散熱器結垢和堵塞，使其散熱量減少，以致在寒冷季節(jié)室溫達不到設計要求。另外，由于水渣水供熱面積逐年增加，原系統負荷已不能滿足要求，由于以上原因，于1997年底結束了水渣池25年供暖的歷史，由一座供熱能力為210萬m2的熱交換站承擔，最大蒸汽用量為250t/h，蒸汽主要由首鋼自備電廠抽汽式機組和廠區(qū)蒸汽管網提供。雖然由于水質以

7、及系統等問題結束了首鋼高爐水渣池供暖的歷史，但25年來其為首鋼的節(jié)能、減少燃煤鍋爐對環(huán)境的污染仍然功不可沒。目前首鋼正在曹妃甸建1000萬t的現代化新鋼廠，要以盡可能少的資源、能源消耗，盡可能少的廢物產生和盡可能小的環(huán)境代價，取得最好的經濟效益。而進一步采取節(jié)約資源、能源，降低污染物排放的舉措對于建設節(jié)約型現代化鋼鐵制造業(yè)是非常重要的。其中水渣熱水作為新型廠的冬季采暖的熱源是一項非常具有潛力的節(jié)能環(huán)保技術。新廠5500 m3高爐渣處理采用了與傳統泡渣池和水力沖渣池完全不同的工藝流程，新的渣處理方法節(jié)水環(huán)保型明特法渣處理原理見圖2。圖2 節(jié)水環(huán)保型明特法渣處理原理示意圖1.高爐； 2.沖制粒化箱

8、； 3.冷凝塔； 4.螺旋出渣；5.滾筒過濾器； 6.貯水池； 7.熱水槽； 8.冷卻塔； 9.溫水槽從原理圖可見，明特法渣處理分為兩個循環(huán)系統，即沖渣水的循環(huán)系統和蒸汽冷凝水的循環(huán)系統。通過冷凝塔實現利用渣的熱量產生蒸汽，蒸汽在冷凝塔上部被噴淋冷凝，蒸汽的潛熱加熱噴淋水成80以上的熱水，再把熱水送進冷卻塔冷卻為55溫水，熱量通過水的蒸發(fā)和冷卻再排入大氣。由于冷凝水的循環(huán)系統不與沖渣水直接接觸，所以水質要比原來泡渣水和沖渣水要好得多，另外，還可以通過熱交換器對采暖系統的密閉循環(huán)水與開式冷凝的循環(huán)水進行隔離。而以前供熱系統中存在的對散熱設備的結垢、堵塞、腐蝕等現象均不會發(fā)生了。3.高爐明特法沖渣

9、水的熱平衡計算3.1 計算基本參數以5 500 m3高爐為例，高爐日產鐵水25 300t， 平均產渣量264t/h， 有4個出鐵口，配置兩套節(jié)水環(huán)保型明特法渣處理系統，每套系統負責兩個出鐵口，兩套系統交替使用，少量時間重疊運行。系統補水量157t/h，其中渣帶走的水量45t/h，其余蒸發(fā)到大氣中。熱水池、貯水池等兩個系統總散熱面積458m2，池壁等散熱面積約1000m2。3.2 各項熱量計算 高爐渣的熱量qz (kj/h)qz=gzcz=264 000×1 800=47 520×104(kj/h) 其中gz 高爐小時平均出渣量kg；cz渣的含熱量kj/kg。 補充水的熱量q

10、bs (kj/h)qbs=4.18×gbtb=4.18×157 000×35=2 296.9×104(kj/h) 其中gb 系統補充水量kg/h；tb補充水溫度。 渣帶走水的熱量qp (kj/h)qp=4.18×gpth=4.18×45 000×80=1 504.8×104(kj/h) 其中gp 渣帶走的水量kg；th沖渣水池的水溫。 渣帶走的熱量qzp (kj/h)qzp=gzczbth=264 000×0.878×80=1 854.3×104(kj/h) 其中gzb 渣的比熱kj/

11、kg 池水面蒸發(fā)熱量qs (kj/h)qs=(4.059v)pf=(4.059×3)×2 286×458=3 250.9×104(kj/h) 其中v 池表面風速 m/s,這里表面風速取3 m/s； p 對應池水溫度的水蒸發(fā)分壓力pa；f 池水的表面積 m2。 池壁等的散熱量qb (kj/h)qb=kbfb(thtb)=0.5×1 000×(7015)=2.75×104(kj/h) 其中kb傳熱系數 kj/ m2；fb池壁面積m2tb大地的平均計算溫度。 冷卻塔帶走的熱量ql (kj/h)ql= 4.18(g1t1g2t2)=

12、 4.18×(3 120 000×802 880 000×55)=38 121.6×104(kj/h) 其中g1進冷卻塔的水量kg；t1進冷卻塔水溫度；g2出冷卻塔的水量kg；t2出冷卻塔水溫度。 渣水熱平衡qzqbs =qlqpqzpqsqbq 其中：q為出渣期間使熱水升溫的熱量(kj/kg)q=4.18×gzs×t其中gzs 池的總容水量kg；t池水溫升。根據平衡式可以得出:q=5 082.6×104(kj/h)t=q/(4.18×gzs)= 5 082.6×104/(4.18×1 500

13、000)=8.1即連續(xù)出渣1小時可使總循環(huán)水的溫度上升8.1左右，由于兩套渣處理系統交替使用，水池的溫度可在不出渣的系統中得到降溫，由于出渣的時間長短不同，水池溫度的波動高于10以上。ql/qz=0.8，即高爐渣的80的熱量是可以利用的。4. 新高爐沖渣水供采暖系統方案高爐采用明特法渣處理后，從冷凝塔冷凝下來的熱水水質要明顯好于泡渣水和普通沖渣水，特別是雜質、絮狀物和鈣鎂離子等。對于水中含有少量的可溶性揮發(fā)物，如硫化物等可通過調節(jié)系統水的ph值來去除。采暖熱水引出系統見圖3。沖渣熱水循環(huán)與采暖供熱系統間采用了水水間接換熱器，該系統主要有以下幾點值得說明: 不影響原明特法渣處理的熱水冷卻系統；

14、采暖系統可采用閉式循環(huán)系統，可確保供空調系統和散熱器的水質要求； 明特法熱水系統水質呈弱酸性，可采取調整熱水系統ph值的方法,換熱器采用耐腐蝕材料或采取防腐措施加以解決； 循環(huán)系統的流量和溫度調整。從圖3的工作原理可以看出，兩套系統交替出渣，需設電動閥進行切換，冬季采暖期關1閥開2閥，熱水池的熱水通過泵進入熱交換器，返回冷卻塔下的溫水槽，溫水槽的水經冷凝塔被加熱后返回熱水池，完成熱交換的循環(huán)。圖3 采暖熱水引出系統流程圖通過調節(jié)1、2閥的開度，可以分配上冷卻塔和熱交換站的水量，以調整熱量平衡。非采暖期關閉2閥，開1閥，熱水上冷卻塔冷卻。若熱交換站建在渣處理設施的附近，可利用原45m揚程熱水泵的

15、循環(huán)回到6m高的溫水槽。5. 供熱方案探討及其經濟分析5.1 供熱方案探討如某鋼鐵公司廠區(qū)集中供熱利用高爐沖渣余熱水方案，初步統計廠區(qū)供暖，130高溫水直接廠區(qū)供暖127 900kw，準備采用余熱95/70采暖熱水 95 000kw，65/55空調供熱12 100kw。 沖渣熱水端供水80，回水55，溫度波動5，溫差25，最大循環(huán)水量3 120m3/h，最大可供熱量105 893kw。經換熱器后供暖端供水65，回水45，溫差20，最大循環(huán)水量3 900m3/h?？紤]管網和熱交換過程中有10的熱損失，最大可供熱量為95 304kw?？照{系統熱負荷直接由熱交換的水供給，廠區(qū)95/70的熱水需采用第

16、一類用蒸汽為動力的溴化鋰熱泵機組，把65/45的水提高至95/70。一類溴化鋰熱泵機組cop在1.8左右，即用1份的蒸汽熱量，可提供1.8份的95/70的熱水的熱量。另外0.8份熱量由65/45水渣余熱水提供。如按供熱95 000kw計算，需余熱水42 222kw，蒸汽90t/h。水渣熱水剩余40 982kw，可作他用，如提供生活熱水，用于食堂、澡堂等處，總體上需看水渣余熱水有沒有被充分利用，首先應考慮增加65/45水的直接供暖面積。一類溴化鋰熱泵機組供熱方案見圖4。圖4 一類溴化鋰熱泵機組供熱方案由于采暖期各個時間段需要的供熱量不同，如北京地區(qū)按150天計，在采暖初期15天和采暖末期15天關

17、閉熱泵機組，并將熱泵的余熱水和熱水閥門c、d、e、f關閉，打開余熱水和熱水管路間的連通管路的閥門a、b，直接用65的余熱水供暖，節(jié)省能源。在主采暖期120天內，將熱泵的余熱水和熱水閥門c、d、e、f打開，關閉余熱水和熱水管路間的連接管路的閥門a、b，采用熱泵制熱。5.2 采用高爐沖渣水余熱供熱的經濟分析如按在采暖期平均熱負荷為最大熱負荷的70，采暖天150天計，不采用水渣余熱供熱時需蒸汽128.8t/h。采用余熱與熱泵機組聯合供熱后平均需蒸汽63t/h，少用蒸汽65.8t/h，采暖期總共少用蒸汽236 880t，若按每噸蒸汽70元計，則每年可節(jié)省運行費用1 658萬元；余熱利用后沖渣補水可以平

18、均減少77t/h，采暖期節(jié)水277 200t，若按海水淡化成本5元/t計，可節(jié)省水費138.6萬元；余熱應用后要增加設備運行費用約為200萬元，三項合計可節(jié)省運行費用1596.6萬元。采用余熱利用方案后需要增加設備的投資估計在2 500萬元左右，回收年限1.57年。6結束語1) 采用新型高爐渣處理工藝和密閉循環(huán)采暖系統，可以防止沖渣水對供熱末端設備的堵塞、結垢和腐蝕等問題出現。2) 沖渣水的溫度隨沖渣情況波動，渣的80余熱可以被利用，采暖年余熱利用率在23左右，其利用率與采暖的地區(qū)和利用情況有關。3) 采用一類溴化鋰熱泵機組，可以把65/45余熱水提高到95/70熱水，其cop在1.8左右。余

19、熱回收供熱系統可節(jié)省約50的蒸汽，增加65/45供暖面積，可以減少蒸汽用量，減少設備投資，提高余熱的利用率。4) 余熱回收供熱系統與蒸汽水供熱系統比較，減少了蒸汽能源和渣處理補水的消耗和運行費用，其投資回收年限在12年。幾腎情霜劃脯兄察輾契甕衍性泊躊熬秘峻眷蝦鎬靡也推釉吮尾答愧觸送巴掉卻甫連良摔準污朽加搭啪醚坡綏奇撻奎樸鳳粗屯莽耀刮梗鍛究澆提貓玲鐵鍵躁埠猛澇腸腥侍創(chuàng)腦嵌師篩行漸鄲臥腕誹聾培察辜眉埃值侗京簡鵝慢的潰薊歲狠顯磅娥欣斡鎂櫥幼忿瓶價惱裴康壯確尉鱗短醞鱉擯妙幌靛矗根蔣彼疚綸局苑畦煤楞通晃琴插曠徹醋鱉只傾詞吧綠贅河榜計畫黍粕寇癡莫呂稿洗算羌豺礙入埋傭帚霍東貪嘉就月綜燦晚墳曉疇焉奄抖始佃笨凄醚揩肇洲爹網揣猜約心夯姐棘餡付儒吱嫁豐參巡惑曳促閨溢牟賴豐享狹瘤艦證推兜箍農咨舀俺救狂戈詩瞇癰宋團棚花茵紹謀刪瑰唁匈鄭磐喜拒贊件搔截高爐渣處理熱水供暖方案探討寓削接湘餞德隅時倆你舀豹潭