煉鐵高爐在生產過程中產生的高爐沖渣水排放了大量的熱量，如能利用這些廢熱可有效降低鋼鐵企業能耗。本文闡述了當前沖渣水余熱利用方式及現狀，對鋼鐵廠進行高爐沖渣水余熱利用系統的規劃和設計的關鍵點進行了分析。

西鋼煉鐵廠挖掘余熱余能的回收潛能，降低產品成本，實現節能降耗，創造新的經濟效益，成為新形勢下達到降本增效的重要工作之一。高爐沖渣水作為一種低溫廢熱源，具有溫度穩定、流量大的特點，若能將其有效地回收利用這部分廢熱，將有效提高企業的能源利用水平和經營效益。

1 浴池用水

西鋼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及廠外住宅區，所以熱水輸送管道路由的選擇及工程測量均可省略。另外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，從而節省大量的鋼材消耗。

(3) 換熱器安裝方便。渣水分離系統設有22 m × 3 m × 12 m 的熱水井，換熱器安裝在熱水井中，可不受形狀和數量的限制。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價格的1 /7。

(4) 換熱效率高。渣水分離系統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，從而很經濟地完成換熱功能。其中，換熱器結構采用U 型排管形式。

煉鐵廠泵房及熱水輸送管道布置如圖1 所示，給排水系統如圖2 所示。

當需要熱水時，打開給水閥，給水壓力由管網自身提供，流速為1 m/s，通過安裝在熱水井中的換熱器加熱后從蓄水池下部進入蓄水池。給水水溫可根據給水量大小將調節給水閥的閥門開度進行控制。進入蓄水池的熱水通過2 臺18. 5 kW 的熱水泵輸送至用戶。當用戶暫時不需要供水時，首先將蓄水池蓄滿水，然后關閉給水閥，打開排水閥。此時，蓄水池上部進水管和下部回水管就將換熱器和蓄水池構成了閉循環回路，蓄水池中的水溫就會隨著時間的延長而升高。

西鋼浴池用水工程于2005 年7 月開始運行。運行結果表明，當打開給水閥調節給水流量使換熱器出口溫度達到50 ℃時，進入蓄水池的給水流量可達40 m³ /h，說明換熱器換熱能力達到了設計要求，單位時間產生的熱水量可滿足浴池全天用水。目前，西鋼下屬各廠的浴池均設有容積給30 m3的水箱，因此該浴池用水系統可提前為各浴池順序送水，完全能夠滿足多個浴池用水。另外，熱水通過輸送管道到達浴池的溫度一般比換熱器出口溫度僅低1 ℃ ～ 2 ℃，水溫完全能夠滿足浴池用水溫度要求。該工程項目的經濟效益顯著，并有明顯的社會效益和環境效益。

2 冬季取暖

高爐沖渣水在渣池中沉淀后仍含有很多爐渣雜質，不能滿足采暖系統水質要求，所以高爐沖渣水必須過濾才能進入采暖系統。采暖循環水泵應采用熱水泵，1 用1 備。對于流量較大的采暖系統，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，使采暖系統的溫度調節實現分階段調節。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，所以采暖系統供水溫度可達70 ℃ ～ 80 ℃，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。

高爐沖渣水冬季平均水溫為53 ℃，即使在最寒冷的夜晚仍能保持在49 ℃。高爐爐渣主要成分為CaO、SiO₂、MgO、Al₂O₃及水量的FeO，PH 值大于7，略顯堿性。爐渣雜質在高爐沖渣水中以固體顆粒或懸浮物的形式存在，而水是采暖系統的主要介質，水中雜質若未有效清除，隨著時間的延長，其將導致采暖系統中的管道、閥門和散熱器發生大面積淤積和堵塞。因此，需對高爐沖渣水進行處理，水質合格后方可用于采暖系統。

由于高爐沖渣水的流量遠大于采暖系統的實際流量，為此，在主沖渣溝的一側設置了一道閘門，對高爐沖渣水進行分流，使分流后的高爐沖渣水流量與采暖系統的實際流量基本相同，利用高爐沖渣水中的較大固體顆粒，在渣池與沖渣溝間設置了一道網孔口徑為10 mm × 10 mm 的隔離網，高爐沖渣水經過2 級初級過濾進入沉淀溝后，被虹吸管導入4 個面積為30 m2 的沉淀池中。經過初級過濾的高爐沖渣水進入沉淀池后，通過由水渣、鵝卵石和鋼絲網按絲匹配的過濾層滲入清水池，此過程可有效清除高爐沖渣水中絕大部分雜質。高爐沖渣水進入清水池后，由2 臺ISR200- 150 - 400 型熱水泵送入供暖主管道。此時，高爐沖渣水雖然已變清，但其中仍含有部分微小懸浮物。因此，在將高爐沖渣水送入采暖主管道前，首先將其送入2 臺GIQ1000 - 16 型自清洗過濾器。自清洗過濾器中濾網的網孔口徑為0. 1 mm× 0. 1 mm，可有效清除高爐沖渣水中的微小懸浮物。從而保證采暖用水清潔及管道暢通。

3 余熱發電

基本原理為: 煉鐵廠高爐沖渣水排出時溫度為80 ℃ ～ 95 ℃，經沉淀清除雜質預處理后進人特殊設計的蒸發換熱器和預熱換熱器，將高爐沖渣水熱量傳遞給換熱介質，溫度降至約50 ℃，再送回高爐沖渣，從而回收一定量的余熱。換熱介質在換熱器內吸收熱量后變成80 ℃的過熱蒸氣，然后進入氣輪機膨脹做功，帶動發電機轉動，輸出電能。做功后的換熱介質變成低壓過熱蒸氣，進入冷凝器放出熱量，變成低溫、低壓的液體換熱介質，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。如此連續循環，將高爐沖渣水中的熱量源源不斷地提取出來，轉換成電能。

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; 風冷式冷凝器凈發電量較少，但不需要冷卻水，比較適合干旱缺水地區。

4 效益分析

(1) 經濟效益。技術在鋼鐵企業推廣可減少鋼企節能減排的壓力，增加鋼企非鋼產業的收入。高爐沖渣水余熱回收利用回收期短，經濟效益顯著，為鋼廠發展非鋼產業提供了新的途徑。

(2) 環境效益。高爐沖渣水高效回收利用技術可大大減輕或消除霧霾產生。北方地區采用高爐沖渣水余熱回收，替換燃煤鍋爐采暖( 或置換燃氣鍋爐的煤氣用于發電) ，徹底解決了燃煤鍋爐外排廢氣、SO₂等污染物的排放，減輕或從源頭上消除霧霾的發生。將高爐沖渣水余熱回收用于低溫余熱發電，其市場前景廣闊。

(3) 社會效益。高爐沖渣水余熱回收利用技術和創新管理“驅動”鋼廠與城市綠色融合，開辟了城市與鋼鐵企業融合發展的新途徑，為城市型鋼鐵企業的融合發展提供了新模式，為加速城市型鋼廠綠色轉型、融入城市經濟圈提供了重要支撐。

5 結語

通過在西鋼5#、6# 高爐實施高爐沖渣水余熱利用，投運后節能效果顯著，提高了公司二次能源利用水平，又優化了發展環境，具有較大的節能空間，在鋼鐵行業有著良好的應用前景。

參考文獻

[1]王軍根. 高爐沖渣水的余熱利用[J]. 工業用水與廢水，2008，39( 2) : 56 - 57.

[2]耿景春，李汛，朱強. 高爐沖渣水發電項目可行性研究[J]. 節能技術， 2005，23( 3) : 228 - 231.

[3]孫斌，艾新華，焦虎生. 高爐沖渣水余熱加熱軟水水源改造[A]. 2011 年全國煉鐵低碳技術研討會會議論文集[C]. 2011: 85 - 87.

[4]英東寧，丁亮，任嵐. 高爐沖渣水余熱利用在杭鋼的實踐應用[J]. 冶金動力， 2013，( 11) : 43，44.