李煥枝
(安陽鋼鐵集團公司能源環(huán)保管理處河南安陽455004)
安鋼高爐沖渣水余熱利用現狀與節(jié)能減排展望
李煥枝
(安陽鋼鐵集團公司能源環(huán)保管理處河南安陽455004)
在介紹安鋼現有的高爐沖渣水余熱利用技術的基礎上,重點對該項技術的應用及存在的問題進行了探討,并展望了余熱利用的發(fā)展方向,指出該項技術是可持續(xù)發(fā)展的,經濟效益、環(huán)境效益和社會效益并重。
余熱利用;節(jié)能減排;低溫余熱;沖渣水
隨著能源與環(huán)境問題的日益突出,節(jié)能減排成為鋼鐵企業(yè)工作的重中之重。我國是一個水資源嚴重缺乏的國家,而鋼鐵行業(yè)又是工業(yè)生產用水大戶。從我國鋼鐵企業(yè)用水現狀來看,噸鋼的消耗新水量平均為15.76m3,是發(fā)達國家5倍多。國內鋼鐵企業(yè)對廢水的回收與利用還遠遠不夠,潛力巨大。
如何提高廢水的循環(huán)利用率,最大限度減少新水資源的消耗,改善水資源短缺的問題,逐漸成為鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。一方面,高爐沖渣水熱量一部分流失對環(huán)境造成熱污染;另一方面,采用動力鍋爐蒸氣用于采暖既消耗了能源,消耗了寶貴的蒸氣資源,增加了企業(yè)采暖成本,影響企業(yè)經濟效益,又污染了大氣環(huán)境。高爐沖渣水作為一種低溫廢熱源,具有溫度穩(wěn)定、流量大的特點,利用高爐沖渣水余熱向小區(qū)供暖已成為節(jié)能與資源綜合利用的最佳選擇之一。安陽鋼鐵集團公司作為一家以鋼材生產為主業(yè)的企業(yè),一直忠實執(zhí)行黨和國家的節(jié)能減排方針政策,并在節(jié)能減排、環(huán)境保護領域取得了長足發(fā)展,充分發(fā)揮了企業(yè)的示范帶動作用。
安鋼五生活區(qū)是安鋼的職工住宅區(qū)之一,采暖面積約14× 104m2,熱源采用動力鍋爐中溫中壓蒸氣,蒸汽使用量約15 t/h~20t/h。目前由安鋼東線采暖泵站利用高爐沖渣水余熱進行供暖。
安鋼目前有3座2000 m3以上級高爐,均采用INBA法水沖渣工藝,沖渣水余熱均未回收利用。1#高爐是2200m3高爐,其正常生產時,沖渣水循環(huán)量為1200 m3/h,沖渣水溫度在80℃以上,東、西兩個INBA交替出渣,其中西INBA為雙出鐵口出渣,東INBA為單出鐵口出渣。經測算,1#高爐沖渣水有效熱量為25.54MW,按照本地區(qū)的采暖設計規(guī)范,具有供應約50×104m2的采暖能力。
安鋼東線采暖泵站緊臨1#高爐西INBA,對于利用1#高爐沖渣水余熱實施東線采暖改造具有得天獨厚的優(yōu)勢。首先,采暖泵站和INBA之間管道距離近、改造工程量小、投資省;其次,原有的采暖管網不用改動,將原有采暖泵站設施作為系統(tǒng)備用,提高系統(tǒng)的保障能力。由于現有東線采暖面積只有14×104m2,采用1#高爐西側INBA沖渣水余熱完成能夠滿足該小區(qū)供暖,更簡化了采暖系統(tǒng)設計和減少了工程施工量。
利用1#高爐沖渣水余熱實施東線采暖技術改造后,實際供回水溫度為60℃/45℃,經過一個采暖季的運行,安鋼東線采暖系統(tǒng)運行穩(wěn)定,完全能夠滿足住宅小區(qū)的采暖需求,替代了之前的動力蒸氣加熱供暖的模式,節(jié)約動力蒸氣15t/h~20t/h,節(jié)能效果顯著。
總而言之,采用沖渣水余熱回收裝置供熱系統(tǒng)進行供暖,既環(huán)保又節(jié)能,可全面提高能源利用效率,節(jié)省開支,提高供熱質量,極大程度的縮減了供暖成本及生產成本。另外,能夠優(yōu)化高爐沖渣工藝,降低高爐沖渣水溫度,減少水耗,減少渣棉量,改善水渣質量,降低渣棉環(huán)境污染。取代燃煤鍋爐供熱站或直接采用蒸氣加熱,把原來生產工藝需要冷卻和處理掉的廢熱變廢為寶,不但節(jié)約了能源和大量的財力取暖投入,而且減少了碳的排放,社會、經濟和環(huán)保效益顯著。
2.1受小區(qū)供暖面積的制約,高爐沖渣水余熱回收只采用1#高爐西側INBA沖渣水熱量,在東、西INBA交替沖渣時,供暖溫度波動大,沖渣間隔時間長時需要補充蒸氣以維持供水溫度。
2.2沖渣水含有大量的雜質,進入管網后易造成堵塞,且供熱管網系統(tǒng)龐大,清洗難度很高。另外,沖渣的波動性造成供水溫度、壓力、流量的波動,縮短管道的使用壽命。
2.3目前高爐沖渣水余熱利用仍局限于冬季采暖,采暖期只有4個月,其余8個月時間仍沒有經濟合理的回收利用途徑,造成余熱資源的持續(xù)浪費。
3.1擴大采暖面積
安鋼1#高爐沖渣水余熱回收用于生活采暖項目的實施,是安鋼全面實施生活采暖改造的試點,東線采暖改造的成功實施,給安鋼下一步實施廠區(qū)和生活區(qū)采暖改造提供了基礎和依據。
安鋼廠區(qū)和生活區(qū)總采暖面積約170×104m2,除實施完成的東線采暖面積約14×104m2外,尚有約156×104m2的生活采暖沒有改造,仍然利用動力蒸氣作為熱源直接采暖或進行間接換熱,采暖季消耗動力蒸汽約150t/h~160t/h,嚴重影響了安鋼余熱余能利用水平和發(fā)電創(chuàng)效能力。
安鋼目前還有2#3#兩座大高爐均是采用INBA渣處理工藝,此外還有1#高爐富余的沖渣水余熱。經測算,高爐沖渣水余熱熱量尚能滿足140×104m2的建筑采暖需求,增加少量蒸氣的情況下可以滿足安鋼156×104m2的廠區(qū)和住宅區(qū)供暖。因此,將結合現有采暖系統(tǒng)改造的成功經驗,系統(tǒng)考慮廠區(qū)和生活社包括周邊居民區(qū)的采暖改造問題,最大限度地回收利用高爐沖渣水余熱,替代優(yōu)質的動力蒸氣用于發(fā)電。同時,針對1#高爐沖渣水余熱回收項目中出現的問題,對3座高爐沖渣水余熱回收進行統(tǒng)籌規(guī)劃和設計,實現余熱資源和采暖需求的合理匹配,一方面能夠滿足住宅小區(qū)的供暖需求,另一方面可以實現東、西INBA沖渣水熱量全部回收,保證供暖溫度的連續(xù)、穩(wěn)定,節(jié)省高品質動力蒸氣,為安鋼節(jié)能降耗、挖潛增效提供新的增長點。
因此,回收利用高爐沖渣水余熱用于生活供暖,是一項技術成熟、工藝完善、效果顯著的環(huán)保和節(jié)能技術,該技術把原來生產工藝需要冷卻和放散掉的廢熱變廢為寶,取代現有的直接蒸氣加熱工藝,節(jié)約了寶貴的蒸氣資源,不但可提高能源利用效率,提高供熱質量,極大程度地節(jié)約能源消耗、縮減供暖成本及生產成本。
3.2利用發(fā)電技術回收余熱
國內有其他鋼鐵企業(yè)利用雙工質發(fā)電和溫差發(fā)電技術這兩項新技術進行高爐沖渣水余熱回收利用,這兩項技術都可以將低品位的沖渣水熱能轉化為電能,但是由于受到目前技術條件的制約,利用效率和經濟性還較低,安鋼將會在利用余熱發(fā)電領域進行不斷的嘗試與研究,提高余熱利用效率和經濟性能達到節(jié)能減排的目的。
不論是利用余熱供暖還是發(fā)電,都可以有效回收鋼鐵企業(yè)高爐沖渣水低溫余熱資源,提高企業(yè)經濟效益,而且減少了熱能排放,相應減少了碳的排放和減輕了大氣污染,節(jié)能、環(huán)保、經濟和社會效益顯著,值得鋼鐵企業(yè)投入人力和財力研究并推廣應用。
[1]王軍根.高爐沖渣水的余熱利用[J].工業(yè)用水與廢水,2008,39(2),56-57.
[2]臧傳寶.高爐沖渣水余熱采暖的應用[J].山東冶金,2001,25(1),22-23.