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宣钢利用高炉冲渣水余热采暖的实践点击：1919 日期：[ 2014-04-26 21:40:04 ] |
| 宣钢利用高炉冲渣水余热采暖的实践 刘红斌1杨冬云2杨卫东2 （1河北省节能监察监测中心河北石家庄0500812河北省钢铁集团宣钢公司河北张家口075100） 摘要：简要介绍宣钢利用高炉冲渣水余热采暖的发展过程。宣钢首先直接用高炉冲渣水作为热介质进行采暖，在Ⅱ期工程进行了扩能改造，为解决管道堵塞问题，又利用换热器进行换热，以清水作为热介质进行采暖，并对系统逐步优化，最终满足采暖要求。余热资源得到利用，冲渣水得到降温，降低了生产成本和采暖成本，为钢铁企业的余热利用提供宝贵经验。 关键词：冲渣水 采暖 换热器 中图分类号：TK115文献标识码：A文章编号：1672-9064(2010)03－0045－03 1·概述 钢铁生产过程中产生大量的余热，可利用的余热资源有高炉冲渣水余热、焦化初冷水余热、转炉烟道汽化冷却余热、加热炉汽化冷却余热等。余热的回收利用对降低能源消耗和生产成本起到非常重要的作用。河北省钢铁集团宣化钢铁集团有限责任公司（简称宣钢）是国家重点大型钢铁企业，年产钢材650万t。近年来，宣钢非常重视节能工作，采取多种技术措施节能降耗，尤其重视生产工艺中的余热利用，其中高炉冲渣水余热用于厂区和居民采暖，取得了非常好的效果。但由于余热的低品质性能决定了利用过程的复杂性，所以宣钢的高炉冲渣水余热应用经历了曲折的发展过程，现就其应用实践作简单介绍。 2·高炉冲渣水供热采暖的初步应用 2.1高炉冲渣水供热采暖Ⅰ期工程 由于受渣处理方式的制约，宣钢冲渣水余热利用仅限于8#高炉。宣钢8#高炉于1989年投产，炉容为1260 m3，2003年进行了第3次改造性大修，炉容扩至1350 m3，在2005年以前是宣钢最大的高炉。 8#高炉出渣方式为水冲渣，高炉正常生产时，冲渣水平均循环量为1250t/h，冬季最低水温为65℃。高炉冲渣水有效热量为19.93×106W/h，按照当地设计采暖规范，具有30万m2以上的采暖能力。 为了利用该部分热量，1999年宣钢投用了1260m3高炉冲渣水余热采暖Ⅰ期工程。高炉冲渣水通过高速过滤器过滤，由循环泵直接打到采暖系统。 供暖面积约为12万m2，以宣钢厂区办公室、休息室为主，另有大约4万m2的职工宿舍楼。 2.2Ⅰ期工程存在的问题 该系统运行至2003年，基本满足了以上采暖用户要求，替代了部分采暖锅炉，节能、环保效果明显。但也存在一些问题，最为突出的是未端管网堵塞严重，采暖效果不好。主要原因有2个： （1）受资金制约，Ⅰ期工程的供水系统采用异程循环，先供先回、后供后回，不利于管路循环，在系统未端流速和温度降低，失去了冲刷的作用，悬浮物极易沉积，造成管道堵塞，影响未端采暖效果。 （2）冲渣水的总溶解固溶物太高，水平衡状很容易被打破，溶解度低的物质易析出而形成松散水垢，高速过滤器又不能使冲渣水中的悬浮物充分的过滤，加上采暖未端的水流速较低，造成未端管道堵塞。 为了解决以上问题，充分利用该部分能热量，最大限度地发挥1350m3高炉冲渣水余热潜能，2003年实施了1350m3高炉冲渣水余热采暖Ⅱ期工程。 3·高炉冲渣水供热采暖Ⅱ期工程 3.1改造方案 1350m3高炉冲渣水采暖Ⅱ期工程在扩大采暖能力的同时，解决Ⅰ期工程中存在的问题。Ⅰ期工程由1个主循环泵站（冲渣泵站）进行供热，Ⅱ期工程增加了1个回水泵站。供热方式由原来的异程供热系统改为同程供热系统，新建吸水井，将胜利南路的采暖锅炉房改造为回水泵房，使采暖系统的回水全部进入新建吸水井，再由回水泵打回到高炉冲渣系统的蓄水池。高炉冲渣水经过滤器后进入吸水井，经采暖泵加压通过自动反冲洗过滤器去除较大颗粒的机械杂物，此为一级过滤。然后加入混凝剂，使得水中悬浮物和胶体状有机物凝聚，形成可以过滤截留的颗粒，接着经过纤维过滤罐，水中凝聚成的颗粒得到过滤沉淀，此为二级过滤。如此处理的冲渣水进入采暖用户进行采暖放热。 3.2主要设备能力 冲渣水主循环泵站有6台水泵，其中3台12SH-6A型水泵（Q=576-765-918m3/h，H=70-78-86，P=260kW）作为采暖加压泵，2用1备。另外3台12SH-9B型水泵（Q=504-835m3/h，H=47.2-37，P=135kW）作为生产泵，2用1备，非采暖期运行，满足生产需求。 回水泵站内设有3台KQW350/590-220/6型水泵，运行制度为2用1备，Q=860-1130-1320m3/h，H=46.6-44-38m,P=220kW。 3.3改造效果 该工程于2003年10月投入运行，完善了原有的供热区域，增供采暖面积18万m2，总供热面积达到了30万m2。Ⅱ期工程增供用户是胜利南路职工宿舍区和新建的“兴苑小区”职工宿舍楼，主要以职工宿舍楼为主。 Ⅱ期工程的投入，停用胜利南路采暖锅炉3台，合计吨位18t，避免新建“兴苑小区”的锅炉房及20t锅炉，经济效益和社会效益十分明显。 3.4存在问题 1350m3高炉冲渣水采暖Ⅱ期工程于2003年10月投入运行，初期运行良好，但在采暖季后期出现系统堵塞的问题，频繁维修疏通管路，维修量特别大。暖气片堵塞后经冲洗疏通能暂时正常工作，但不到一个采暖期，又会堵塞。宣钢房产维修量在2004年夏季维修1085户，其中整体换管881户，2004年冬季至2005年3月初维修户增至数千户次，其中新投用的兴苑小区第1个采暖期还未结束，维修户数已达3280户次。尽管宣钢投入了越来越多的维修力量，仍有很多用户的暖气得不到及时修理，住户反映强烈。随着维修量的加大，投入的维修费也逐渐增加，仅2004年冲洗及改造费用达到395万元，为此宣钢在重点小区增设了4套过滤设备，清除了水中的固体杂质，但仍不能解决水碱结垢问题。 4·高炉冲渣水余热采暖水-水换热工程 4.1采暖设施堵塞原因分析 为了查找堵塞原因，首先对冲渣水的成分进行了化验分析。试验条件：水温65℃，流速1.5m/s，热交换材质：Q235，120h腐蚀试验，试验数据如表1。 以上数据说明冲渣水水质恶化，盐份饱和度高、含细小微粒多。冲渣水中的饱和盐份含量剧增，随着水管中水温的降低，迅速在暖气片及其支管析出，堵塞暖气片及其支管，造成暖气片不热。而且该水质属于微酸性，高盐份水质，在规定条件下，普碳钢偏腐蚀型，稳定指数S=2PH3-PH≈6.0,应力区出现局部点蚀现象。说明冲渣水中的部分盐份对金属管道具有腐蚀作用，对Q235管道的平均腐蚀速度为3.18mm/a，使冲渣水管网寿命缩短［1］。 由以上分析认为必须对该冲渣水余热采暖系统进行改造。 4.2改造方案 冲渣水水质的恶化，不适合直接作为采暖介质，为了保证住户的采暖需求，必须避开冲渣水水质不良的困扰，通过设立换热装置，使冲渣水与清水进行换热，回收冲渣水余热用于采暖，同时可考虑炼钢的余热蒸汽作为补充热源。 通过考察论证，决定采用水—水换热与汽—水换热相结合的方式回收冲渣水余热进行采暖，通过设立换热装置，使冲渣水与清水进行换热，回收冲渣水余热用于采暖，同时利用炼钢的余热蒸汽作为补充热源。 炼钢转炉余热蒸汽参数：压力1.35MPa，温度191℃，流量10t/h。 供热介质采用55～40℃循环水，热网仍采用旧有管道，即原高炉冲渣水余热采暖管网。采暖循环量为G1=1548t/h，主干管为DN700管。 热源热量的利用是通过板式热交换器实现的，即采暖网路与热源网路在热力交换站经过板式热交换器进行充分热交换。 正常运行时，冲渣水进入热力站通过板式换热器交换放热，回水进入渣池。转炉蒸汽进入热力站通过板式换热器交换放热凝结，凝结水通过疏水器进入软化水箱，作为采暖系统的补水。同时40℃采暖回水过滤后，由循环水泵送到交换器吸收热量后，升温到55℃，然后送入采暖循环系统。 4.3主要设备能力 热交换采用整体式换热机组，共10台。水-水换热机组8台。每台有效换热面积96m2，板片材料SUS316；循环泵流量214.3m3/h，扬程52.2m；补水泵流量23.22m3/h，扬程40m。汽—水换热机组2台。每台有效换热面积36m2，板片材料SUS316；循环泵流量388.5m3/h，扬程52.2m；补水泵流量46.6m3/h，扬程40m［2］。 4.4存在问题 该工程于2005年改造完成后，在通常情况下运行水—水换热器，在气温低于零下10℃时，用炼钢转炉余热蒸汽补充。由于冲渣水不直接参与系统运行，所以解决了系统堵塞问题。但由于换热效率低，换热后热量达不到采暖要求，两组汽-水换热机组不能满足要求，使整体采暖效果不好，尤其是在冬季最冷的2个月，难以保证采暖要求。为此宣钢又对该系统进行了优化改造。 5·优化改造 随着公司的发展，蒸汽资源日益丰富，能够作为余热采暖系统的补充热源，所以由锅炉的蒸汽替代原低品质的炼钢余热蒸汽，而余热蒸汽直接用于焦化、炼铁、炼钢厂区的采暖。具体方案如下： 将10台换热器全部改为水-水和汽-水双换热形式，每台换热面积96m2，额定产热量2808kw，额定出水温度55℃、回水温度40℃。在通常情况下运行水-水换热器，当气温较低、回水温度低于40℃时，补充低压蒸汽。并根据回水温度调整蒸汽量，使回水温度在40℃以上，满足采暖要求。经优化改造后的采暖系统运行至今，效果很好，完全能够满足居民采暖要求。 6·结语 高炉冲渣水拥有巨大的余热资源，是节能降耗的重点内容，应尽可能地加以利用。宣钢冲渣水利用从1999年开始投入使用，到现在整整10个采暖期，通过不断摸索、不断改造，最终取得了非常好的效果，余热资源得到充分利用，冲渣水得到降温，降低了生产成本和采暖成本，为余热利用取得了宝贵的经验。 参考文献 1·张巨福.高炉冲渣水余热采暖管道堵塞原因分析.宣钢科技，2004（3） 2·史军.宣钢东区冲渣水采暖改造初步设计.宣化：河北新烨工程技术有限公司，2005 |
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