高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统及方法与流程

1.本发明涉及余热回收技术领域，具体为高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统及方法。


背景技术：

2.我国高炉渣的处理工艺主要采用水淬处理，大量高炉熔渣(～1500℃)通过冲渣水进行冷却粒化，产生大量温度在70～90℃左右的低温热水，经过底滤沉淀后引入空冷塔，冷却到温度低于60℃再次循环冲渣。由冲渣水带走的高炉渣的物理热量占炼铁能耗的8％左右，这部分热量没有得到有效利用，而是通过冷却塔蒸发散失到大气中，既造成了能源的浪费，又对环境造成了热污染，还增加了冲渣水系统的补水量和冷却塔电耗。
3.目前关于高炉冲渣水余热回收成功的案例，仅有北方一些地区用来进行冬季采暖，但采暖周期短，余热回收量有限，夏季还未见到有冲渣水余热回收利用制冷的成功工程案例。主要原因一是因为冲渣水含大量矿棉等杂质，同时富含大量cl-、so
42-、、co
32-、oh-、ca
2+
、mg
2+
等离子，具有高悬浮物、腐蚀性、结垢性的特点，如果直接进入常规机组，会在短时间内造成设备堵塞、结垢、腐蚀；二是因为高炉出渣具有不连续的特点，在出渣空档期冲渣水没有流量、且水温下降很快，不能保持连续、稳定的热源输出，会造成机组的热回收效率下降，机组的频繁启停也会造成设备的性能下降。
4.同时，钢铁企业生产过程中会产生大量低品位蒸汽资源，如烧结余热锅炉、炼钢余热锅炉和热轧余热锅炉等产生的低品位蒸汽。该部分蒸汽主要用于冷轧酸洗、高炉炉前、薄板厂等生产区域，也有部分用于生活后勤供热。除了满足以上基本的生产生活需求外，仍有大量的富余蒸汽，由于品位很低，回收利用价值低，为了管网安全，很多钢铁企业直接将该部分蒸汽放散，造成了较大的能源浪费。如何有效利用低品位蒸汽也是做好钢铁企业节能的关键点之一。
5.例如申请号为201811609265.6的专利《一种高炉水渣过滤池余热制冷利用系统》，包括高空烟囱、过滤池、水泵房、冷却塔和储水池，过滤池外设有第一余热制冷单元，过滤池的上部设有蒸汽排放孔，蒸汽排放孔排出的高温蒸汽能够进入第一余热制冷单元中做功，过滤池的下部设有高温过滤水出口，该高温过滤水出口排出的高温过滤水能够进入该第二余热制冷单元中做功，能够充分利用过滤池中冲渣水和蒸汽的余热制冷。该专利冲渣水及乏蒸汽未经预处理直接进入制冷单元，易对设备造成不良影响，且不能解决热源输出不稳定问题。
6.再例如申请号为201210317942.3的专利《高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的系统及方法》，包括冲渣水子系统、换热子系统、热水利用子系统，所述换热子系统分别与冲渣水子系统、热水利用子系统连接，通过换热装置将冲渣水、乏蒸汽、烟气与补水逐级换热，所述换热后热净水通过热水利用子系统进行利用，即分别送入供热装置、低温发电装置、低温制冷装置进行供热、供电、制冷。该系统通过净水与冲渣水换热作为间接热源，并且经过多道换热，存在较大热损失，系统复杂，实现难度大。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统及方法，以解决高炉冲渣水易造成设备堵塞、结垢、腐蚀，余热回收不连续、不稳定，且无法全年回收的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统，包括高炉、粒化塔、过滤池、冷却塔和冷水池，高炉与粒化塔通过渣沟连接，粒化塔通过渣水混合物通道与过滤池入口端连接，过滤池出口端通过提升泵与冷却塔连接，冷却塔冷却塔通过自流管道与冷水池入口端连接，冷水池出口端通过冲渣泵与粒化塔连接；过滤池内接近入口端处通过管路连接有取水泵，其出水方向连接有冲渣水预处理系统用于减少水中悬浮物，冲渣水预处理系统的出水端连接余热利用设备的冲渣水入口，余热利用设备的冲渣水出口通过管路连接至过滤池内接近出口端；余热利用设备还设有低品位蒸汽入口，用于供入低品位蒸汽代替温度不足时的冲渣水。
9.优选的，余热利用设备包括并联设置的吸收式制冷机和吸收式热泵，且二者的工作介质分别与用户通过管路循环，分别用于利用余热制冷和制热供给用户。
10.优选的，吸收式制冷机的冷冻水出口和常温水入口分别通过冷冻水泵和管路与用户的冷冻水进口和常温水出口连接；吸收式制冷机还设置有低品位蒸汽出口一；吸收式制冷机的再生器冲渣水换热管材质采用ta2工业纯钛管。
11.优选的，吸收式热泵的热媒水出口和常温水入口分别通过热媒水泵和管路与用户的热媒水进口和常温水出口连接；吸收式热泵还设置有低品位蒸汽出口二；吸收式热泵的再生器冲渣水换热管材质采用ta2工业纯钛管。
12.优选的，余热利用设备还配置有再生器自动清洗保养系统，其出水端通过清洗泵与余热利用设备的冲渣水入口连通，其进水端通过管路与余热利用设备的冲渣水出口连通，再生器自动清洗保养系统设置有加药口，用于加入高效的分散剂、渗透剂、清洗剂、钝化剂。
13.优选的，再生器自动清洗保养系统设置有氮气管道连通至余热利用设备的再生器，用于提供高温高压氮气反吹烘干或氮气保压工作。
14.优选的，冲渣水预处理系统中设置有粗过滤模块和精过滤模块，粗过滤模块为离心过滤器过滤，精过滤模块为过滤网过滤，用于分级减少冲渣水中的悬浮物，并能实现全自动反冲洗。
15.优选的，用户即为用户端，包括但不限于高炉鼓风脱湿系统、焦化鼓冷系统、办公区域、生活区域。
16.本发明提供的另一技术方案：高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的方法，包括以下具体内容：
17.将高炉冲渣水通过取水泵送入冲渣水预处理系统，减少水中的悬浮物颗粒；
18.预处理后的高炉冲渣水送入余热利用设备，经过利用后的冲渣水返回送入冷却塔及冷水池循环冲渣，在高炉出渣空档期冲渣水温不足时，切换使用低品位蒸汽替代冲渣水进入余热利用设备，保持其持续稳定工作；
19.余热利用设备在停机时段，再生器自动清洗保养系统自动对其再生器换热管进行化学清洗，彻底清除系统内的结垢、生物污泥及锈等杂物，并在金属表面进行钝化生产保护
膜。清洗结束后对再生器换热管进行高温高压氮气反冲烘干，若制冷机组和热泵长时间不用，对机组进行充氮保压工作。
20.优选的，冲渣水预处理系统出水悬浮物颗粒含量不大于20mg/l；切换使用低品位蒸汽的条件为，高炉出渣空档期冲渣水温低于65℃；低品位蒸汽压力为0.5～1.0mpa。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1、该高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统，采用冲渣水预处理系统降低冲渣水中的悬浮物含量，以满足余热利用设备的要求，余热利用设备再生器关键部位采用特殊材质，并使用自动清洗保养系统对其进行维护保养，解决了因高炉冲渣水水质差造成的余热利用设备堵塞、腐蚀、结垢等问题，设备能稳定高效运行，使用寿命长；利用低品位蒸汽与冲渣水联供解决了高炉冲渣水在出渣空档期热源输出不稳定的问题，能够连续稳定地输出，避免了冲渣水温大幅波动对用户和机组设备的不良影响；针对不同季节并联设置的余热利用设备可以全年回收冲渣水余热，回收利用率高。
23.2、该高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统及方法，能够充分利用低品位余热满足焦化、炼铁工序冷却、除湿等工艺的制冷需求，替代办公区域空调电制冷、制热，有利于降低焦化、炼铁工序电、蒸汽以及冲渣新水消耗，降低冷却塔水泵和风机能耗，能够大幅降低生产成本，并减少对环境的热污染，具有良好经济和环保效益。
24.3、该高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统及方法，设备及工艺流程简单，自动化程度高，操作难度、运行费用低，使用寿命长，适合工业应用。
附图说明
25.图1为本发明的系统结构示意图。
26.图中：1、高炉；2、渣沟；3、粒化塔；4、渣水混合物通道；5、过滤池；6、提升泵；7、冷却塔；8、自流管道；9、冷水池；10、冲渣泵；11、取水泵；12、冲渣水预处理系统；13、粗过滤模块；14、精过滤模块；15、吸收式制冷机；16、再生器自动清洗保养系统；17、清洗泵；18、氮气管道；19、冷冻水泵；20、用户；21、低品位蒸汽入口；22、低品位蒸汽出口一；23、吸收式热泵；24、热媒水泵；25、低品位蒸汽出口二。
具体实施方式
27.高炉冲渣的相关设备包括高炉1、粒化塔3、过滤池5、冷却塔7和冷水池9，高炉1与粒化塔3通过渣沟2连接，粒化塔3通过渣水混合物通道4与过滤池5入口端连接；过滤池5出口端通过提升泵6与冷却塔7连接，冷却塔冷却塔7通过自流管道8与冷水池9入口端连接，冷水池9出口端通过冲渣泵10与粒化塔3连接；
28.表1高炉冲渣水水质(过滤池进水)
[0029][0030][0031]
如图1所示，本发明的高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统中，过滤池5内接近入口端处通过管路连接有取水泵11，其出水方向连接有冲渣水预处理系统12用于减少水中悬浮物，冲渣水预处理系统12的出水端连接余热利用设备的冲渣水入口，余热利用设备的冲渣水出口通过管路连接至过滤池5内接近出口端；余热利用设备还设有低品位蒸汽入口21，用于供入低品位蒸汽代替温度不足时的冲渣水，具体的，低品位蒸汽可以来自烧结余热锅炉、炼钢余热锅炉和热轧余热锅炉等。
[0032]
在一种较优的实施方式中，余热利用设备包括并联设置的吸收式制冷机15和吸收式热泵23，且二者的工作介质分别与用户20通过管路循环，分别用于利用余热制冷和制热供给用户20；具体的，吸收式制冷机15宜采用双能源型溴化锂吸收式制冷机，吸收式热泵23宜采用双能源型溴化锂吸收式热泵。
[0033]
上述的吸收式制冷机15的冷冻水出口和常温水入口可分别通过冷冻水泵19和管路与用户20的冷冻水进口和常温水出口连接；吸收式制冷机15还设置有低品位蒸汽出口一22。
[0034]
上述的吸收式热泵23的热媒水出口和常温水入口可分别通过热媒水泵24和管路与用户20的热媒水进口和常温水出口连接；吸收式热泵23还设置有低品位蒸汽出口二25。
[0035]
上述吸收式制冷机15和吸收式热泵23的再生器冲渣水换热管材质均可采用ta2工业纯钛管，确保耐腐蚀；进一步的，二者部分工作参数可参考以下：冲渣水入口温度为65～90℃、出口温度为60～75℃，流量为1000～1100m3/h；水系统最高工作压力0.8mpa，机内压损7.2～7.4mh2o。
[0036]
此外，余热利用设备还可配置有再生器自动清洗保养系统16，其出水端通过清洗泵17与余热利用设备的冲渣水入口连通，其进水端通过管路与余热利用设备的冲渣水出口连通，再生器自动清洗保养系统16设置有加药口，具体可参考的，可针对特定换热管材质及水垢的组成，采用专用化学药品种类和处理方法，使用高效的分散剂、渗透剂、清洗剂、钝化剂、彻底清除系统内的结垢、生物污及锈等杂物，并在金属表面进行钝化生产保护膜。
[0037]
再生器自动清洗保养系统16设置有氮气管道18连通至余热利用设备的再生器，用于提供高温高压氮气反吹烘干或氮气保压工作。
[0038]
冲渣水预处理系统12中设置有粗过滤模块13和精过滤模块14，，粗过滤模块13为离心过滤器过滤，精过滤模块14为过滤网过滤，用于分级减少冲渣水中的悬浮物，并能实现
全自动反冲洗，确保系统高效稳定运行，反冲洗为常见现有技术，故不再赘述。
[0039]
用户20即为用户端，可以为高炉鼓风脱湿系统、焦化鼓冷系统、办公区域、生活区域、空调电制冷、制热等。
[0040]
上述系统的工作方法可参考的：
[0041]
将高炉冲渣水通过取水泵送入冲渣水预处理系统，减少水中的悬浮物颗粒；
[0042]
预处理后的高炉冲渣水送入余热利用设备，经过利用后的冲渣水返回送入冷却塔及冷水池循环冲渣，在高炉出渣空档期冲渣水温不足时，切换使用低品位蒸汽替代冲渣水进入余热利用设备，保持其持续稳定工作；
[0043]
余热利用设备在停机时段，再生器自动清洗保养系统自动对其再生器换热管进行化学清洗，彻底清除系统内的结垢、生物污泥及锈等杂物，并在金属表面进行钝化生产保护膜。清洗结束后对再生器换热管进行高温高压氮气反冲烘干，若制冷机组和热泵长时间不用，还可对机组进行充氮保压工作。
[0044]
冲渣水预处理系统出水悬浮物颗粒含量不大于20mg/l；切换使用低品位蒸汽的条件为，高炉出渣空档期冲渣水温低于65℃；低品位蒸汽压力为0.5～1.0mpa。
[0045]
可参考的，余热利用设备采用并联设置的双能源型吸收式制冷机和吸收式热泵：
[0046]
夏季预处理后的高炉冲渣水送入双能源型吸收式制冷机制冷，经过制冷利用后的冲渣水返回进入冷却塔及冷水池循环冲渣，在高炉出渣空档期冲渣水温低于65℃时，切换使用低品位蒸汽替代冲渣水进入双能源型吸收式制冷机制冷，保持冷冻水持续稳定输出；
[0047]
冬季预处理后的高炉冲渣水送入双能源型吸收式热泵制热，经过制热利用后的冲渣水返回进入冷却塔及冷水池循环冲渣，在高炉出渣空档期冲渣水温低于65℃时，切换使用低品位蒸汽替代冲渣水进入双能源型吸收式热泵制热，保持热媒水持续稳定输出
[0048]
以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
[0049]
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

技术特征：
1.高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统，包括高炉(1)、粒化塔(3)、过滤池(5)、冷却塔(7)和冷水池(9)，高炉(1)与粒化塔(3)通过渣沟(2)连接，粒化塔(3)通过渣水混合物通道(4)与过滤池(5)入口端连接，过滤池(5)出口端通过提升泵(6)与冷却塔(7)连接，冷却塔冷却塔(7)通过自流管道(8)与冷水池(9)入口端连接，冷水池(9)出口端通过冲渣泵(10)与粒化塔(3)连接，其特征在于：所述过滤池(5)内接近入口端处通过管路连接有取水泵(11)，其出水方向连接有冲渣水预处理系统(12)用于减少水中悬浮物，冲渣水预处理系统(12)的出水端连接余热利用设备的冲渣水入口，余热利用设备的冲渣水出口通过管路连接至过滤池(5)内接近出口端；余热利用设备还设有低品位蒸汽入口(21)，用于供入低品位蒸汽代替温度不足时的冲渣水。2.根据权利要求1所述的高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统，其特征在于：所述余热利用设备包括并联设置的吸收式制冷机(15)和吸收式热泵(23)，且二者的工作介质分别与用户(20)通过管路循环，分别用于利用余热制冷和制热供给用户(20)。3.根据权利要求2所述的高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统，其特征在于：所述吸收式制冷机(15)的冷冻水出口和常温水入口分别通过冷冻水泵(19)和管路与用户(20)的冷冻水进口和常温水出口连接；吸收式制冷机(15)还设置有低品位蒸汽出口一(22)；吸收式制冷机(15)的再生器冲渣水换热管材质采用ta2工业纯钛管。4.根据权利要求2所述的高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统，其特征在于：所述吸收式热泵(23)的热媒水出口和常温水入口分别通过热媒水泵(24)和管路与用户(20)的热媒水进口和常温水出口连接；吸收式热泵(23)还设置有低品位蒸汽出口二(25)；吸收式热泵(23)的再生器冲渣水换热管材质采用ta2工业纯钛管。5.根据权利要求2至4任意一项所述的高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统，其特征在于：所述余热利用设备还配置有再生器自动清洗保养系统(16)，其出水端通过清洗泵(17)与余热利用设备的冲渣水入口连通，其进水端通过管路与余热利用设备的冲渣水出口连通，再生器自动清洗保养系统(16)设置有加药口，用于加入高效的分散剂、渗透剂、清洗剂、钝化剂。6.根据权利要求5所述的高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统，其特征在于：所述再生器自动清洗保养系统(16)设置有氮气管道(18)连通至余热利用设备的再生器，用于提供高温高压氮气反吹烘干或氮气保压工作。7.根据权利要求1所述的高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统，其特征在于：所述冲渣水预处理系统(12)中设置有粗过滤模块(13)和精过滤模块(14)，粗过滤模块(13)为离心过滤器过滤，精过滤模块(14)为过滤网过滤，用于分级减少冲渣水中的悬浮物，并能实现全自动反冲洗。8.根据权利要求2所述的高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统，其特征在于：所述用户(20)即为用户端，包括但不限于高炉鼓风脱湿系统、焦化鼓冷系统、办公区域、生活区域。9.高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的方法，其特征在于，包括以下具体内容：将高炉冲渣水通过取水泵送入冲渣水预处理系统，减少水中的悬浮物颗粒；预处理后的高炉冲渣水送入余热利用设备，经过利用后的冲渣水返回送入冷却塔及冷水池循环冲渣，在高炉出渣空档期冲渣水温不足时，切换使用低品位蒸汽替代冲渣水进入
余热利用设备，保持其持续稳定工作；余热利用设备在停机时段，再生器自动清洗保养系统自动对其再生器换热管进行化学清洗，彻底清除系统内的结垢、生物污泥及锈等杂物，并在金属表面进行钝化生产保护膜。清洗结束后对再生器换热管进行高温高压氮气反冲烘干，若制冷机组和热泵长时间不用，则对机组进行充氮保压工作。10.根据权利要求9所述的高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的方法，其特征在于：所述冲渣水预处理系统出水悬浮物颗粒含量不大于20mg/l；切换使用低品位蒸汽的条件为，高炉出渣空档期冲渣水温低于65℃；低品位蒸汽压力为0.5～1.0mpa。

技术总结
本发明公开了高炉冲渣水与低品位蒸汽冷热联供的系统及方法，涉及余热回收技术领域，为解决高炉冲渣水易造成设备堵塞、结垢、腐蚀，余热回收不连续、不稳定，且无法全年回收的问题；本发明过滤池通过取水泵连接冲渣水预处理系统，其出水端连接余热利用设备的冲渣水入口，余热利用设备的冲渣水出口通过管路连接至过滤池内接近出口端；余热利用设备还设有低品位蒸汽入口；预处理后的高炉冲渣水送入余热利用设备，经过利用后的冲渣水返回送入冷却塔及冷水池循环冲渣，在高炉出渣空档期冲渣水温不足时，切换使用低品位蒸汽替代冲渣水进入余热利用设备；本发明的高炉冲渣水余热利用设备不易堵塞、腐蚀、结垢，且冲渣水与蒸汽联供，余热利用设备输出稳定。利用设备输出稳定。利用设备输出稳定。


技术研发人员：邱全山 刘自民 郁雷 王思维 曹曲泉 裴永红 曹欣川洲 凌明生 刘晓军 唐嘉瑞 陈璐 程峰
受保护的技术使用者：马鞍山钢铁股份有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15