高炉冲渣余热回收的可行性分析.pdf

第32卷第2期山东冶金Vol.32No.22010年4月ShandongMetallurgyApirl2010节能减排高炉冲渣余热回收的可行性分析贾希存，陈素君（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山063200）摘要：高炉冲渣水余热可用于冬季采暖、发电及海水淡化，通过分析比较3种余热回收利用方案的优缺点，认为用于海水淡化最好，该方案不仅可常年回收冲渣水余热、减少电站抽汽、提高发电效率，而且系统简单，占地面积小，便于管理维护。可行性分析表明，冲渣水余热量（86.35×108kJ/h）超过海水淡化消耗热量（2.90×108kJ/h）。该方案可行，2a即可收回成本。关键词：冲渣水；余热回收；海水淡化中图分类号：X706文献标识码：B文章编号：1004-4620（2010）02-0017-021前言高炉冲渣沉淀过滤热水循环泵高炉炼铁产生的炉渣温度约为1000℃。炉渣凝结水池换热器采暖用户图1冲渣水余热用于冬季采暖的工艺流程在冲渣箱内由冲渣泵提供的高速水流冷冲成水渣并热少、冲渣水余热利用率高等优点，但也存在如下缺粒化，这一过程中能够产生大量温度在95℃左右的点：1）设备上，京唐钢铁公司高炉冲渣采用浊环水，低温热水。冲渣水在沉淀过滤后引入空冷塔，冷却容易发生堵塞、腐蚀管道等现象，维护困难，所以对后再次循环冲渣，但循环过程中冲渣蒸汽的热量没换热器选材要求较高，须选用不锈钢材质等高质量有得到有效利用，而是通过冷却塔将大量热量通过的换热器。2）时间上有局限性，不能全年回收余热，蒸发放散到大气中，既造成了能源的浪费，又对环境除采暖期外，余热浪费。造成了热污染，部分水蒸汽散发到大气中还消耗了综合分析，如果采用此采暖手段，年效益较小；水资源。并且京唐钢铁公司全厂分布布置6个换热站，已经首钢京唐钢铁联合有限责任公司（简称京唐钢足够满足厂区内冬季供暖要求，所以此方案不适用。铁公司）炼铁厂建设2座5500m3高炉，其中1号高炉自2009年5月21日正式投产以来，高炉冲渣系统2.2用于发电将高炉冲渣水余热回收用于发电［2］，其工作原每小时循环冲渣水2880t，冲渣水喷淋冲渣后，产生理如图2所示。的部分水蒸汽从烟囱排出，热水在沉淀过滤后，由冷却塔进行降温散热，冷却后再次循环冲渣。高炉冲高炉冲渣沉淀池过滤器渣水采用的是浊环水，从一定程度上节约了工业用凝结水泵换热器新水，然而大量的蒸汽外排及热量散失，也造成了一闪蒸罐汽轮机凝汽器定的浪费，并且冲渣产生的蒸汽中含有二氧化硫、硫图2冲渣水余热用于发电的工艺流程化氢，排放到大气中形成酸雨，污染环境。如果能将高炉冲渣水经过沉淀去除杂质预处理后进入换高炉冲渣水余热进行回收利用，将会创造很大的经热器，在此将热量传递给工质（R600），温度降到济效益。40～50℃，再送到高炉供冲渣使用，从而回收了一2余热回收方案定量的余热。工质在换热器内吸收热量后闪蒸变成2.1用于采暖80℃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将高炉冲渣水余热回收用于冬季采暖［1］，其工压蒸汽，低压蒸汽进入冷凝器放出热量，变成低温低作原理如图1所示。压的液体工质，然后由凝结水泵送到热交换器中吸将高炉冲渣水沉淀过滤后，进行水-水热交换，热，再次变成过热蒸汽去推动汽轮机做功。如此连再通过循环泵将采暖水送至采暖用户。将余热回收续循环，将热水中的热量源源不断地提取出来，转换用于采暖的方法具有投资少、设备简单、环节少、散成高品位的电能。收稿日期：2010-01-21将高炉冲渣水中的余热用于发电，需要购置汽作者简介：贾希存，男，1984年生，2008年毕业于重庆大学热能与动轮机、发电机、凝汽器、大功率凝结水泵等大型设备，力工程专业。现为首钢京唐钢铁联合有限责任公司能源部专业工投资大，占地面积大，并且需要24h有人值班；因为程师，从事热能工作。172010年4月山东冶金第32卷大功率循环泵，自耗电量较大，导致外送电率小，发3可行性分析电成本较高；而且高炉冶炼频率直接影响发电功率，使汽轮机运行不稳定。高炉冲渣水余热参数如下：2.3用于淡化海水冲渣水循环量2880t/h，冲渣水进口温度≥京唐钢铁公司同期建设了目前全国最大的海水95℃，冲渣水回水温度≤50℃，蒸汽外排温度≥淡化工程，一期建设规模5万t/d，其中一期一步产水130℃，蒸汽外排流量≥137t/h，外供蒸汽量114t/h，规模2.5万t/d，并且已经投入使用，该工程选用热法外供蒸汽温度150℃，除盐水回水温度50℃，外供工艺，带热压缩的低温多效（MED-TVC）工艺是基于蒸汽压力0.4MPa（绝压），补水量137t/h。入料海水的部分蒸发，蒸汽冷凝形成纯净的产品水，高炉可回收的冲渣水余热热量计算式如下：非挥发性的溶解物留存在浓盐水中。目前海水淡化Q余＝m1hr＋m2hq，（1）热源主要来自于300MW自备电站五级抽汽，汽量式中：Q余为余热回收热量，kJ/h；m1为冲渣水进换热为114t/h，蒸汽压力0.4MPa（绝压）。根据目前的情器流量，t/h；m2为蒸汽外排流量，t/h；hr为换热器况，可以将高炉冲渣水的余热回收至海水淡化，用于进、出口冲渣水焓差，kJ/kg；hq为换热器进、出口冲制水工艺（见图3），将高炉冲渣水做密闭循环使用，渣蒸汽焓差，kJ/kg。130℃时蒸汽焓为2736.3kJ/kg，取消冷却塔，经过沉淀去除杂质预处理后进入换热150℃时蒸汽焓为2752.8kJ/kg；95℃时水焓为398器，在换热器内将热量传递给工质，温度降到50℃kJ/kg，50℃时水焓为209.4kJ/kg。将冲渣水余热参左右，再送回高炉供冲渣使用，从而回收高炉冲渣水数带入式（1），得Q余为86.35×108kJ/h。余热。海水淡化所需热量计算式如下:蒸汽Q耗＝Mh汽，（2）热法海水淡化主体式中：Q耗为海水淡化耗热量，kJ；M为外供蒸汽量，t/h；蒸汽发生器热力除氧器除盐水泵站h汽为外供蒸汽与冷凝水焓差，kJ/kg。130℃、0.4热除盐水热水循环泵冷除盐水饱和水MPa时蒸汽焓值为2752.8kJ/kg，则Q耗为2.90×108换热器过滤设备冲渣系统外供除盐水kJ/h。比较可知，Q余＞Q耗，所以经过换热器换热，高凝结水池炉余热回收的热量完全能满足海水淡化使用条件，图3冲渣水余热用于海水淡化工艺流程此方案可行。余热回收制水工作原理：炼铁高炉冲渣水经过4经济效益分析沉淀过滤后，进入换热器内与循环除盐水进行换热，被冷却下来的冲渣水流入凝结水池，进行循环冲渣高炉余热回收蒸汽量可满足海水淡化制水所需使用。换热器内与高炉冲渣水换热后产生的高温热114t/h蒸汽用量。海水淡化用电站抽汽制水时，电水，通过管道进入闪蒸罐进行喷淋，高温热水在蒸发站抽汽成本100元/t。按高炉每年运行不少于7800压力下闪蒸沸腾，一部分热水汽化成为蒸发压力下h计算，年余热节约费用889.2万元。的饱和蒸汽，另一部分热水温度降低到蒸汽温度以热能转换系统投资概算如下：施工安装费用预下继续回换热器中被加热。饱和蒸汽送往海水淡化算1000万元，热水循环泵100万元，换热器300万进行制水使用，蒸汽凝结后经过热力除氧，给蒸汽发元，管道及支架100万元，附属设施100万元。合计生器补水。1600万元。参考锅炉原理，可以将换热器设置为多级，至少海水淡化岗位定员4人，每年人工费用约需16是两级换热，一级为预热换热，二级为主要换热。经万元；每年维修费用初步预算10万元，冷却风机节过多级换热，既增加了换热的面积、换热时间，而且省的电费与热水循环泵耗电大约相抵，不计入效益；一级预热部分能将高炉冲渣水温度进一步降低，同高炉冲渣水采用浊环水，为生产废水，节约的补水也时也提高了除盐水给水温度。暂不计入效益。因此，高炉冲渣水用于海水淡化年将余热用于制水，不仅利用了余热、减少高炉冲效益为863.2万元，2a即可收回成本。渣水补水，而且能够节约电站抽汽，提高了发电机的参考文献：发电效率，降低了运行成本。［1］臧传宝.高炉冲渣水余热采暖的应用［J］.山东冶金，2003（2）：3种余热回收方案相比较，很明显方案3用于海22-23.［2］耿春景，李汛，朱强.高炉冲渣水发电项目的可行性研究［J］.水淡化最为优越。不仅能常年回收利用余热，而且节能技术，2005（3）：228-231.系统简单，占地面积小，便于管理维护。（下转第20页）182010年4月山东冶金第32卷联系，掌握本班加热坯料的总体状况，掌握即将入炉6）对蓄热球、炉筋管包扎块等耐火制品根据损加热的坯料钢种及规格、炉内正在加热的坯料钢种坏程度，确定合理更换量。对更换下来的制品分类及规格；勤观察即勤观察煤气压力、炉膛温度、炉膛处理、再利用，尤其是对消耗量大的蓄热球进行筛压力、炉膛内燃料的燃烧状况、炉内钢坯的加热温选，清理其表面附着物后可再重复利用，以降低维修度、出炉钢坯的温度；根据联系、观察了解的情况，根成本。据生产节奏、坯料状况，勤调节控制预热段、加热段、7）减少对蓄热式烧嘴耐火衬的拆除更换量。对均热段的炉膛温度，根据煤气热值、压力勤调整空燃烧嘴耐火衬腔体损坏较轻、裂缝较小（缝隙不大于比，以保证燃料的完全燃烧和控制炉内弱氧化性气60mm）、有修复价值的，采用专用高温修补料修补，氛的要求，做到操作精准、加热均衡稳定。通过科学将裂缝填实封闭严密，而非拆除重新浇注，以减少施管理、科学使用，延长加热炉使用周期。工量及修理费用，缩短修理时间。3）在加热炉维修前召开专题会议，对维修项目8）利用生产线其他机械设备计划检修时机，通及方案进行分析论证，根据维修项目的必要性、重要过设置在加热炉侧墙上的人孔清理炉内氧化铁皮，性确定合理的维修方案，提高加热炉维修项目及维保持炉膛内有足够的燃烧空间，延长使用周期。修方案的科学性、针对性。4）科学分析判断耐热滑块的使用寿命。加热炉4实施效果加热段和均热段使用的耐热耐磨滑块材质均为通过实施上述改进措施，加热炉炉温控制更加ZG3Cr32Ni48W15，考虑到滑块受高温及氧化性气氛精准，运行工况长期处于良好状态，使用周期达到了的作用，使用寿命仅为10个月即更换。分析认为该12～14个月。维修项目及方案更加科学合理，材材质的滑块完全可延长使用期，由此将其延长至18料、备件、耐火材料的使用寿命大幅度延长，耐热滑个月以上，使其达到寿命极限，以减少更换量。同块的消耗量降低了60%～70%，包扎块、蓄热球的回时，对更换下的耐热滑块进行修磨处理、再利用。收利用率达到了40%～50%，维修费用降至130万5）选用性价比高的耐热耐磨滑块，以达到延长元（/台·次），年节约维修费用300余万元/台。寿命、降低维修成本的目的。PracticeofLowMaintenanceCostofRegenerativeHeatingFurnaceMAPei-xu,YULei,LIJian-wen（JinanIronandSteelCo.,Ltd.,Jinan250101,China）Abstract:Inviewofhighmaintenancecostofregenerativeheatingfurnace,analysisrealizedthatthemainreasonsweretheshortservicelifeoftheheatingfurnaceandunscientificmaintenance.Inproductionpractice,throughenforcingcarriedouttheoperationandthermalregime,establishingreasonablemaintenanceitemandscheme,reducingthereplacingofrefractoryliningoftheregenerativeburnerbymaintenanceinsteadofreplacing,andadvancingtheutilizationofheatresistingslidinglumpandrefractoryproductsetc,JinanStee