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摘要：计算分析高炉冲渣水余热量，设计计算用冲渣水余热加热锅炉供水的设计方案，同时解决了冲渣水水温高，引起水泵汽蚀问题。
关键词：冲渣水；余热；换热器；高炉；热量
1.背景
莱钢1#1080m3高炉、4#750m3高炉，其利用系数分别为3.0、3.4t/（m3.d），月均渣比约460kg/t，两座高炉共用一个约1050m2的渣池，现渣池平均水温101.5℃，其热量没有回收利用，因冲渣水温接近沸点，导致渣浆泵汽蚀严重，对水泵的运行和效率影响很大，同时50℃的蒸氨废水很难补入冲渣系统，只能依靠新水补入。因此亟待解决冲渣水水温高的问题，可以通过冲渣水余热回收的方式，降低冲渣水温，同时回收大量余热。
2.方案介绍
通过余热回收系统，将热量提取，用于加热锅炉给水，达到热量回收利用。冲渣循环水经过冲渣水换热器，将冲渣池水温降至95℃左右，工艺流程：经过冲渣水换热器将一次冲渣水供回水温度控制在95/78℃；设置二次水板式换热器，二次侧水温控制在77/72℃；三次侧为冷凝水（锅炉供水）经板换提温供回水温度设置40/71℃。
3.水冲渣余热回收方案
3.1方案描述
根据近几年冲渣水余热利用的实际经验，水冲渣余热利用系统采用物理过滤方式的过滤器过滤冲渣水，为了避开水质处理的问题通过间接换热的方式较为普遍。
3.2设计参数选定
两级换热器功率选择：
冲渣水换热器选择：按照计算的输出负荷19.02MW，供回水温度95/78℃，循环泵水流量：963.5m3/h；二次水循环泵、板式换热器选择：二次水流量3210m3/h，供回水温度77/72℃，水泵选择流量1600m3/h，两用一备，板式换热器功率：18.6MW （换热器效率取98%）；三次侧水水泵选择：三次水流量500m3/h，供回水设计71/40℃，给冷凝水提温31℃左右。
3.3工艺流程介绍
3.3.1 4#高炉冲渣泵房有三台900m3/h两用一备。冲渣流量1800m3/h，现因水泵汽蚀，实际流量约1300m3/h左右。将原冲渣水泵改造两台1100m3/h变频取水循环泵将冲渣水引去过滤器和换热器，与循环水换热后冲渣水经管道送至高炉冲渣，与高炉冲渣水泵互为备用。使改造后的循环泵先进换热器换热降温，后去高炉进行冲渣达到冲渣水换热回收余热目的。
3.3.2高炉冲渣水换热：利用现有高炉冲渣水循环泵直接将冲渣水送入新建换热站系统，采暖水回水进入换热器冷源侧；经换热器逆流换热后，水冲渣温度降低回至水冲渣池，循环水温度升高送水水板换经再次加换热后将冷凝水提温，送至锅炉除氧器，由于水冲渣中氯离子和硫化氢、沙状颗粒物浓度较高，换热器必须采用耐磨、耐氯离子腐蚀、晶间腐蚀以及应力腐蚀、导热性能好的特殊合金不锈钢材料。根据实践验证，换热器材质必须采用特殊材料和结构才能避免堵塞和腐蚀，保障长期高效换热，大大降低维护费用和运行能耗，提高供热品质和稳定性。
4.方案风险性评估
4.1对高炉冲渣系统的影响
本方案考虑到原4#炉冲渣泵房空间局限性，没有空间装设新的换热水泵，只能就地改造原冲渣水泵，因此增加系统复杂性，对冲渣系统有一定风险。
4.2对冷凝水水质的影响
通过本方案的两级换热，降低了冲渣水对冷凝水的影响，但仍然存在可能污染的风险：当冲渣水换热器和水水板式换热器同时泄漏时，可能引起污染冷凝水。
4.3降低风险措施
4.3.1关于对冲渣系统的影响，可以考虑对原冲渣泵房扩建，安装新的循环水泵，与原冲渣系统隔离，但会增加基础投资，和运行成本。
4.3.2关于对冷凝水水质的影响，可以通过提高三次侧系统管网压力，使其高与二次侧循环水压力，另外，对二次侧循环水系统设置取样点，定时对水质进行化验，降低运行风险。
5.效益分析
5.1余热回收量
按照三次水供回水设计71/40℃，设计温差T=31℃，设计流量：Q=500m3/h，余热有效输出负荷：P=C*M*T/3600=4.18*500*31/3600=18MW
因冷凝水供除氧器，需蒸汽提温至104℃，因此 ，节约的热耗即节约蒸汽量：18MW/0.7MW/t=25.7t/h
5.2回收后节约蒸汽发电量
节约蒸汽用于发电，产生的效益为：25.7 *120kWh*0.56元/kWh*0.8=1381.6元/h
按照年运行330天（35天检修停运期）计算年毛利润：1381.6元/h*330*24=1094.2万元
参考文献：
[1]王海风，张春霞，齐渊洪.高炉渣处理和热能回收的现状及发展方向.中国冶金2007.6：55
[2]姚荣华，张文胜.全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习教材.北京.中国建筑工业出版社，2012.12
作者简介：赵瑞学（1985-），男，汉族，本科毕业于安徽工业大学 ，现任职济南钢铁集团，供热公司能源开发科，主要从事钢铁余热开发工作。
关键词：冲渣水；余热；换热器；高炉；热量
1.背景
莱钢1#1080m3高炉、4#750m3高炉，其利用系数分别为3.0、3.4t/（m3.d），月均渣比约460kg/t，两座高炉共用一个约1050m2的渣池，现渣池平均水温101.5℃，其热量没有回收利用，因冲渣水温接近沸点，导致渣浆泵汽蚀严重，对水泵的运行和效率影响很大，同时50℃的蒸氨废水很难补入冲渣系统，只能依靠新水补入。因此亟待解决冲渣水水温高的问题，可以通过冲渣水余热回收的方式，降低冲渣水温，同时回收大量余热。
2.方案介绍
通过余热回收系统，将热量提取，用于加热锅炉给水，达到热量回收利用。冲渣循环水经过冲渣水换热器，将冲渣池水温降至95℃左右，工艺流程：经过冲渣水换热器将一次冲渣水供回水温度控制在95/78℃；设置二次水板式换热器，二次侧水温控制在77/72℃；三次侧为冷凝水（锅炉供水）经板换提温供回水温度设置40/71℃。
3.水冲渣余热回收方案
3.1方案描述
根据近几年冲渣水余热利用的实际经验，水冲渣余热利用系统采用物理过滤方式的过滤器过滤冲渣水，为了避开水质处理的问题通过间接换热的方式较为普遍。
3.2设计参数选定
两级换热器功率选择：
冲渣水换热器选择：按照计算的输出负荷19.02MW，供回水温度95/78℃，循环泵水流量：963.5m3/h；二次水循环泵、板式换热器选择：二次水流量3210m3/h，供回水温度77/72℃，水泵选择流量1600m3/h，两用一备，板式换热器功率：18.6MW （换热器效率取98%）；三次侧水水泵选择：三次水流量500m3/h，供回水设计71/40℃，给冷凝水提温31℃左右。
3.3工艺流程介绍
3.3.1 4#高炉冲渣泵房有三台900m3/h两用一备。冲渣流量1800m3/h，现因水泵汽蚀，实际流量约1300m3/h左右。将原冲渣水泵改造两台1100m3/h变频取水循环泵将冲渣水引去过滤器和换热器，与循环水换热后冲渣水经管道送至高炉冲渣，与高炉冲渣水泵互为备用。使改造后的循环泵先进换热器换热降温，后去高炉进行冲渣达到冲渣水换热回收余热目的。
3.3.2高炉冲渣水换热：利用现有高炉冲渣水循环泵直接将冲渣水送入新建换热站系统，采暖水回水进入换热器冷源侧；经换热器逆流换热后，水冲渣温度降低回至水冲渣池，循环水温度升高送水水板换经再次加换热后将冷凝水提温，送至锅炉除氧器，由于水冲渣中氯离子和硫化氢、沙状颗粒物浓度较高，换热器必须采用耐磨、耐氯离子腐蚀、晶间腐蚀以及应力腐蚀、导热性能好的特殊合金不锈钢材料。根据实践验证，换热器材质必须采用特殊材料和结构才能避免堵塞和腐蚀，保障长期高效换热，大大降低维护费用和运行能耗，提高供热品质和稳定性。
4.方案风险性评估
4.1对高炉冲渣系统的影响
本方案考虑到原4#炉冲渣泵房空间局限性，没有空间装设新的换热水泵，只能就地改造原冲渣水泵，因此增加系统复杂性，对冲渣系统有一定风险。
4.2对冷凝水水质的影响
通过本方案的两级换热，降低了冲渣水对冷凝水的影响，但仍然存在可能污染的风险：当冲渣水换热器和水水板式换热器同时泄漏时，可能引起污染冷凝水。
4.3降低风险措施
4.3.1关于对冲渣系统的影响，可以考虑对原冲渣泵房扩建，安装新的循环水泵，与原冲渣系统隔离，但会增加基础投资，和运行成本。
4.3.2关于对冷凝水水质的影响，可以通过提高三次侧系统管网压力，使其高与二次侧循环水压力，另外，对二次侧循环水系统设置取样点，定时对水质进行化验，降低运行风险。
5.效益分析
5.1余热回收量
按照三次水供回水设计71/40℃，设计温差T=31℃，设计流量：Q=500m3/h，余热有效输出负荷：P=C*M*T/3600=4.18*500*31/3600=18MW
因冷凝水供除氧器，需蒸汽提温至104℃，因此 ，节约的热耗即节约蒸汽量：18MW/0.7MW/t=25.7t/h
5.2回收后节约蒸汽发电量
节约蒸汽用于发电，产生的效益为：25.7 *120kWh*0.56元/kWh*0.8=1381.6元/h
按照年运行330天（35天检修停运期）计算年毛利润：1381.6元/h*330*24=1094.2万元
参考文献：
[1]王海风，张春霞，齐渊洪.高炉渣处理和热能回收的现状及发展方向.中国冶金2007.6：55
[2]姚荣华，张文胜.全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习教材.北京.中国建筑工业出版社，2012.12
作者简介：赵瑞学（1985-），男，汉族，本科毕业于安徽工业大学 ，现任职济南钢铁集团，供热公司能源开发科，主要从事钢铁余热开发工作。