一、炉冲渣水余热利用背景及螺杆膨胀机余热发电

钢铁厂在炉炼铁工艺中，产生的炉渣温度约为1000℃。目前，多数炼铁企业的处理方法是：将此炉渣在冲渣箱内由冲渣泵提供的速水流急冷冲成水渣并粒化，以供生产水泥之用。这一过程中能够产生量温度在80~95℃的热水。通常，为了保证冲渣水的循环利用，需要将这部分冲渣水在沉淀过滤引入空冷塔，降温到50℃以下再次循环冲渣。这样就使得很一部分热量在空冷塔中流失，既造成了能源的浪费，又对环境造成了热污染。

目前，炉冲渣水余热回收利用主要应用于余热发电、冬季采暖和浴池用水。

二、炉冲渣水余热利用解决方案

2.1余热发电

基本原理为：炼铁厂炉冲渣水排出时温度为80～95℃，经沉淀杂预处理进人殊设计的蒸发换热器和预热换热器，将炉冲渣水热量传递给换热介，温度降至约5O℃，再送回炉冲渣，从而回收一定量的余热。换热介在换热器内吸收热量变成80℃的过热蒸气，然进入气轮机膨胀做功，带动发电机转动，输出电能。做功的换热介变成压过热蒸气，进入冷凝器放出热量，变成温、压的液体换热介，然由泵送至换热器中吸热，再次变成过热蒸气推动气轮机膨胀做功。如此连续循环，将炉冲渣水中的热量源源不断地提取出来，转换成电能。

图1、炉冲渣水余热发电工艺流程图

冷凝器冷却方式包括水冷式和风冷式2种。其中，水冷式冷凝器投资较，投资回收期较短，但运行过程需补充冷却水;风冷式冷凝器净发电量较少，但不需要冷却水，比较适合干旱缺水地区。

2.2螺杆膨胀机余热发电简介

螺杆膨胀机是一种专门回收各种品位热能发电的发电机组，有通用性强、热能适用广、使用维护安全便捷、节能等特点，在不影响用户正常生产的前提下实现节能减排和经济增效的投运。

工业热液(75℃以上)的应用范围：

热水温度150℃以上，可以直接用“螺杆膨胀动力机组+冷凝器”回收发电

热水温度70-150℃范围，可以采用“双循环螺杆膨胀动力机组+冷凝器”回收发电

图2、螺杆发电流程图

2.3冬季采暖

炉冲渣水在渣池中沉淀仍含有很多炉渣杂，不能满足采暖系统水要求，所以炉冲渣水必须过滤才能进入采暖系统。采暖循环水泵应采用热水泵，1用1备。对于流量较的采暖系统，可增设l台流量为设计流量70%的热水泵，在室外采暖计算温度较时使用，使采暖系统的温度调节实现分阶段调节。采暖蓄水池水温通常可达70℃以上，当室外温度升时，水温也会随之升，所以采暖系统供水温度可达7O一8O℃，供水和回水温差为10℃。当采暖期室外温度较时，可向采暖蓄水池补充蒸汽，以提供水温度。

2.4浴池用水

采用炉冲渣水作为浴池用水的热源，该工艺的特点如下：

1)余热易回收。炉冲渣水水温达85℃，浴池用水温度一般为40℃，采用换热器可以很容易回收炉冲渣水的余热，使水温达到浴池用水温度。

2)热水输送方便。由于采暖管道已铺设至厂区及属区，所以热水输送管道路由的选择及工程测量均可省略。另热水输送量不是很大，热水输送管道可直接架设在采暖回水管道上，从而节省量的钢材消耗。

3)换热器安装方便。渣水分离系统设有22m×3m×12m的热水井，换热器安装在热水井中，可不受形状和数量的限制。同时，自制的换热器重量轻、价格，在换热面积相同的情况下，自制换热器的重量仅为标准换热器重量的1/6，价格仅为标准换热器重量的1/7。

4)换热效率。渣水分离系统有充足的给水水源，能使给水在不加压的情况下通过换热器进入蓄水池，从而很经济地完成换热功能。其中，换热器结构采用u型排管形式。

泵房及热水输送管道布置如图3所示：

给排水系统如图4所示。

三、炉冲渣水的渣水分离

炉渣水淬方式分为渣池水淬和炉前水淬2种，炉冲渣水一般指炉前水淬所产生的废水。因为冲渣过程对循环水要求较，所以炉冲渣水经渣水分离即可循环使用，温度一些也不会影响冲渣，因而，在炉冲渣水系统中，可将空冷塔设计成只有补充水系统而无排污系统的循环系统。炉冲渣水渣水分离的方式主要有渣滤法、槽式脱水法(RASA拉萨法)和转鼓脱水法(INBA印巴法)3种。

1.1渣滤法

渣滤法是将炉渣和炉冲渣水的渣水混合物引入滤池，由炉渣作为滤料，使炉渣和炉冲渣水通过滤池时将炉渣截流在滤池内，并将炉冲渣水过滤排出。过滤的炉冲渣水中悬浮物含量很少，且在渣滤过程中可降炉冲渣水的暂时硬度，滤料也不必反复冲洗，故炉冲渣水循环使用较易实现。但滤池占地面积，一般需几个滤池轮换作业，且难以实现自动控制，所以渣滤法只适用于小炉的渣水分离。

1.2槽式脱水法

槽式脱水法是将炉冲渣水用泵打入脱水槽内，槽底和槽壁均由不锈钢丝网制成，犹如滤池，但脱水面积远于滤池，且占地面积较小。脱水的水渣由脱水槽下部的阀门控制排出，装车外运;脱水槽出水夹带浮渣，将其与浮渣一并送入沉淀池，沉淀的水渣再返回脱水槽，溢流水经冷却循环使用。

1.3转鼓脱水法

转鼓脱水法是将炉渣和炉冲渣水的渣水混合物引至1个转动的圆筒形设备内，使炉渣和炉冲渣水均匀分配进人转鼓。转鼓的外筒是由不锈钢丝编织的网格结构，所以进入转鼓的炉渣和炉冲渣水很快得到分离。炉冲渣水通过炉渣和转鼓外筒从转鼓的下部流出，炉渣则随转鼓一起做圆周运动。当炉渣被带到转鼓的上部时，依靠自重落至转鼓中心的输出皮带机上，由输出皮带机将炉渣运出，实现炉冲渣水与炉渣的分离。由于所有的炉渣均在转鼓内被分离，没有浮渣产生，所以不必再设置沉淀设施，明显提高了渣水分离效率。

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