高爐沖渣水余熱用于海水淡化技術(shù)探討

　　1 引言

　　高爐是鋼鐵企業(yè)的核心設(shè)備，其冶煉過程中產(chǎn)生約1300 ℃的熱態(tài)紅渣，每千克紅渣蘊(yùn)含959.85kJ/kg 熱量。若高爐渣鐵比為1:4，則日產(chǎn)5000 t 鐵的高爐會(huì)產(chǎn)生1250 t 紅渣，攜帶熱量相當(dāng)于41 t 標(biāo)煤。

　　紅渣沿溝道進(jìn)入沖渣池，與沖渣水快速接觸溫度驟降，被破碎成細(xì)小渣粒，沖渣水溫度被加熱到85 ℃左右，同時(shí)產(chǎn)生一部分常壓的沖渣蒸汽。沖渣水水溫為60~95 ℃，蘊(yùn)含了巨大熱量，但其中含有大量固體顆粒和礦物纖維，并具有腐蝕性，很難利用其熱量。在未利用沖渣水余熱資源的情況下，沖渣水被送入冷卻塔降溫冷卻至45 ℃，再次送到渣溝沖渣，而沖渣蒸汽則排入大氣中。此循環(huán)造成余熱資源浪費(fèi)。

　　2 現(xiàn)行高爐沖渣水余熱利用方式

　　2.1 采暖

　　高爐沖渣水采暖是國內(nèi)比較成熟的技術(shù)，其基本工藝流程為：高爐沖渣水通過沖渣水泵輸送至換熱站，然后經(jīng)沖渣水過濾器將沖渣水中的固體顆粒和懸浮物過濾，再通過換熱器與采暖水換熱回到?jīng)_渣池中。

　　這種利用方式技術(shù)簡單、改造成本很低，但存在一些問題：(1)沖渣水水量大，蘊(yùn)含的熱量很大，而一般廠區(qū)辦公樓的采暖負(fù)荷較小，不能夠?qū)_渣水的余熱能力完全發(fā)揮出來;(2)采暖只適用于北方的城市冬季使用，夏季不需要，而南方城市一年四季都不需要采暖，因此這種方式存在局限性;(3)沖渣水含有大量的雜質(zhì)，進(jìn)入管網(wǎng)后易造成堵塞，且供熱管網(wǎng)系統(tǒng)龐大，清洗難度很高。

　　2.2 余熱發(fā)電

　　沖渣水余熱發(fā)電技術(shù)目前還處于研究實(shí)驗(yàn)階段。系統(tǒng)工作原理為，高爐沖渣水排出時(shí)溫度大約85 ℃，經(jīng)過沉淀除雜預(yù)處理后進(jìn)入特殊設(shè)計(jì)的換熱器，在此將熱量傳遞給工質(zhì)，溫度降到50 ℃左右，再送到高爐供沖渣使用，從而回收了一定量的余熱。工質(zhì)在換熱器內(nèi)吸收熱量后變成80 ℃的過熱蒸汽，然后進(jìn)入氣輪機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)外輸出電能。做功后的工質(zhì)變成低低壓過熱蒸汽，低低壓過熱蒸汽進(jìn)入冷凝器放出熱量，變成低溫低壓的液體工質(zhì)，然后由工質(zhì)泵送到熱交換器中吸熱，再次變成過熱蒸汽去推動(dòng)汽輪機(jī)作功。如此連續(xù)循環(huán)，將熱水中的熱量源源不斷的提取出來，生成高品位的電能。

　　目前在其他行業(yè)已經(jīng)有余熱發(fā)電技術(shù)的成熟應(yīng)用，系統(tǒng)工作溫度都在100 ℃以上，而高爐沖渣水屬于較低溫的余熱源，其利用溫度只有70~80 ℃，因此該項(xiàng)技術(shù)仍在研究階段。

　　3 高爐沖渣水余熱利用新技術(shù)———用于熱法海水淡化

　　高爐在煉鐵工藝過程中，為實(shí)現(xiàn)沖渣水及沖渣蒸汽余熱的有效利用，本著節(jié)能減排可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略原則，某鋼鐵公司擬采用對(duì)高爐沖渣水余熱進(jìn)行回收用于海水淡化。低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)具有可利用低溫余熱、變負(fù)荷調(diào)節(jié)能力大、系統(tǒng)熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。將沖渣水余熱作為多效蒸餾海水淡化熱源，變廢為寶的同時(shí)，可進(jìn)一步降低公司總體能耗，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　3.1 工藝系統(tǒng)流程

　　結(jié)合鋼鐵廠低溫多效蒸餾海水淡化裝置蒸汽使用情況，提出以下工藝系統(tǒng)流程。沖渣廢水溫度約90 ℃，可用于換熱的流量為2880 t/h，需要制備出溫度為70 ℃，流量為100 t/h 的飽和蒸汽，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可采用如下的工藝方案，如圖1 所示。煉鐵高爐沖渣水經(jīng)沉淀過濾后，進(jìn)入換熱器內(nèi)與循環(huán)除鹽水進(jìn)行換熱，被冷卻下來的沖渣水流入凝結(jié)水池，進(jìn)行循環(huán)沖渣使用;除鹽水在換熱器內(nèi)與高爐沖渣水換熱后，形成高溫?zé)崴?，通過管道進(jìn)入閃蒸罐進(jìn)行噴淋，高溫?zé)崴谡舭l(fā)壓力下閃蒸沸騰，一部分熱水汽化成為蒸發(fā)壓力下的飽和蒸汽，另一部分熱水溫度降低到蒸汽溫度以下，繼續(xù)回?fù)Q熱器中被加熱。飽和蒸汽送往低溫多效海水淡化進(jìn)行蒸發(fā)制水。MED裝置變負(fù)荷調(diào)節(jié)能力為50%~100%，可隨高爐冶煉頻率變負(fù)荷調(diào)節(jié)產(chǎn)水能力，穩(wěn)定運(yùn)行。

　　3.2 可行性分析