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高炉冲渣水余热应用助钢企绿色发展

北极星环保网  来源:冶金传媒  作者:李晓辉 赵艳红  2016/11/23 17:14:52  我要投稿  
所属频道: 节能  关键词:余热利用 余热发电 高炉冲渣水

北极星环保网讯:目前,钢铁联合企业的能源费用占总成本的比重约为30%,而钢铁生产过程中的能源利用效率仅为30%左右,产值占工业规模企业总产值的比例呈下降趋势。新能源(可再生能源)难以有效、大规模使用,成为钢铁企业节能减排、可持续发展面临的挑战。从企业实践看,成熟的节能技术已被国内钢铁企业普遍采用,新节能技术的研发与应用较少。因此,基于清洁能源技术的发展,有效推广高炉冲渣水余热利用技术,对钢铁生产节能减排、提高能源利用效率具有重要意义。

高炉渣余热资源品质高

生产1吨生铁要产生0.3吨~0.6吨炉渣,每吨炉渣约含有(1.26~1.88)×106千焦的显热,相当于45千克~60千克标准煤的能量。回收高炉渣余热可以提高能源利用效率,减少二氧化碳排放量,有助于改善钢铁企业的环境。

目前,高炉渣温度高达1400摄氏度~1500摄氏度,热量大,属高品质的余热资源。大多数高炉渣处理方式为水淬处理,在处理过程中消耗大量新水,约占炼铁工序新水总耗的50%以上。冲制1吨水渣大约消耗新水1吨~1.2吨,循环水量约为10吨左右。由冲渣水带走的高炉渣物理热占炼铁能耗的8%左右。循环水池的水温为700摄氏度~850摄氏度,属于工业低温废热源,如果不加以利用,这部分能量就会被白白浪费。

冲渣水余热利用方式多

目前,冲渣水的利用方式主要有3种:一是采暖、洗浴(国内普遍采用的方式,技术相对成熟),二是海水淡化(受地理条件限制),三是低温余热发电技术(仅处于理论研究阶段,目前没有实施的项目)。冲渣水余热发电无疑是一个最有价值的研发方向,但由于其技术要求相对较高、投资回收期较长,目前还处于研究开发阶段。利用冲渣水进行换热,然后向浴室、食堂、游泳池供应热水,或给居民楼供暖,这些方式目前被部分钢厂采纳,并带来了较好的经济效益。

采暖、洗浴的发展。将高炉冲渣水沉淀过滤后,冲渣水进入换热器,通过水-水热交换,再通过循环泵将采暖水送至采暖用户、洗浴中心及食堂。降温后,冲渣水回到冷水池进行冲渣使用。

海水淡化的发展。高炉冲渣水经过沉淀过滤后,进入换热器内与循环除盐水进行换热,被冷却的冲渣水流入冷水池,进行循环冲渣使用。换热器内与高炉冲渣水换热后产生的高温热水,通过管道进入闪蒸罐进行喷淋,高温热水在蒸发压力下闪蒸沸腾,一部分热水汽化成为蒸发压力下的饱和蒸汽,另一部分热水在温度降低到蒸汽温度以下后,继续回到换热器中被加热。饱和蒸汽被送往海水淡化装置进行制水使用,蒸汽凝结后经过热力除氧,给蒸汽发生器补水。

低温余热发电技术的发展。高炉冲渣水经过沉淀去除杂质处理后,进入换热器,将热量传递给工质(R600),温度降到40摄氏度~50摄氏度,再送到高炉供冲渣使用,从而回收一定量的余热。工质在换热器内吸收热量后闪蒸变成80摄氏度的过热蒸汽,然后进入汽轮机膨胀做功,带动发电机转动,对外输出电能。做功后的工质变成低压蒸汽,低压蒸汽进入冷凝器放出热量,变成低温低压的液体工质,然后由凝结水泵送到热交换器中吸热,再次变成过热蒸汽去推动汽轮机做功。如此连续循环,将热水中的热量源源不断地转换成高品位的电能。

换热器在实践中的应用

3种冲渣水余热利用方式都是采用换热的形式,通过热交换再进行使用。实际上,由于含有CaO、SiO2、MgO、Al2O3以及少量的Fe2O3,高炉水渣的pH值大于7,呈弱碱性,水渣杂质在冲渣水中以固体颗粒或悬浮物的形式存在,所以,高炉冲渣水作为采暖热源不适于直接使用。沉淀过滤后,通过间接换热的形式重复利用冲渣水是主要研究方向。

受冲渣水水质的影响,换热器在长期使用后会发生堵塞。所以,换热器的结构形式是进行良好换热的关键。目前使用的换热器有板式换热器、螺旋板式换热器、固定管板式换热器、管壳式换热器以及冲渣水专用换热器。从使用效果来看,初期换热效率都很高,但使用一段时间后,换热器都会发生堵塞,而且很难清理,影响使用效果。所以,解决换热器堵塞问题的关键是改变它的结构形式。

考虑到冲渣水含有的杂质会磨损换热器,给换热器带来损伤,在不影响换热效率的情况下,应选用耐磨材质。目前,使用效果最好的是不锈钢材质。此外,还要注意以下几点:

一是在换热器前面加装过滤设备,过滤后水渣对管道的磨损减少,延长换热器的使用寿命;

二是采取多级换热的方式,扩大换热的面积,延长换热的时间,提高换热效率;

三是根据其他厂的使用经验,换热器选材要求要高,必须选用不锈钢材质等高质量的换热器,避免堵塞、腐蚀管道等现象发生;

四是采暖时,要对冲渣水参数进行测试,掌握冲渣水流量、出口温度、进口温度、渣水池稳定温度、大气温度、载热量等参数变化规律;

五是由于采暖主要在冬季,建议夏季针对职工洗浴用水,在每个浴室设置蓄水池或水箱,贮存热水,并考虑保温。

延伸阅读:

【技术探讨】烟气余热利用相关技术的探讨

原标题:高炉冲渣水余热应用助钢企绿色发展

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