高爐沖渣水是高爐煉鐵產生的一種副產品，經加工處理利用。高爐渣中含有大量的硫，水沖後會反應生成SO2，SO3。對於高爐渣綜合利用的發展，高爐渣多經水淬製成水渣，成為製作礦渣水泥或渣磚等建築材料的原料。
基本介紹
- 中文名：高爐沖渣水
- 外文名：Blast furnace slag water
- 來源：高爐煉鐵產生
- 屬於：一種副產品
- 主要用於：製作建築材料
- 特點：溫度穩定、流量大
簡介,沖渣用水要求與廢水組成,沖渣廢水治理,沖渣水餘熱利用,沖渣水發電技術,
簡介
高爐沖渣水作為一種低溫廢熱源，具有溫度穩定、流量大的特點，如何讓沖渣水發揮餘熱利用的效益，也逐漸成為一個研究課題。我國高爐爐渣處理工藝主要是水淬渣工藝方式。高爐內1400℃-1500℃的高溫爐渣，經渣口流出，在經渣溝進入沖渣流槽時，以一定的水量、水壓及流槽坡度，使水與熔渣流成一定的交角，衝擊淬化成合格的水渣。在煉鐵工序中，沖渣消耗的新水占新水總耗的50%以上。沖制1噸水渣大約消耗新水11.2噸，循環用水量約為10噸左右。按照我國鋼鐵生產產量5億噸，按350千克渣比計算，僅用於沖渣的新水消耗就超過1.5億噸，占鋼鐵工業新水消耗的4%。由沖渣水帶走的高爐渣的物理熱量占煉鐵能耗的8%左右，大約相當於21千克，標煤（按350千克/噸鐵計算）。循環水池的水溫範圍60-85℃，屬於工業低溫廢熱源，如果不加以利用，這部分能量就會被浪費。
對於高爐沖渣水的餘熱利用，主要還是直接利用顯熱提供冬季採暖，這種利用方式技術簡單、改造成本很低，但存在一些問題：
（1）沖渣水水量大，蘊含的熱量很大，而一般廠區辦公樓的採暖負荷較小，不能夠將沖渣水的餘熱能力完全發揮出來；
（2）採暖只適用於北方的城市冬季使用，夏季不需要，而南方城市一年四季都不需要採暖，因此這種方式存在局限性；
（3）沖渣水含有大量的雜質，進入管網後易造成堵塞，且供熱管網系統龐大，清洗難度很高。因此，研究高爐沖渣水餘熱利用的新技術，最大程度是回收高爐沖渣水的餘熱。
沖渣用水要求與廢水組成
沖渣用水通常要求不高，滿足如下用水要求即可：水質SS不高於400mg/L；粒徑不大於0.1 mm；水壓0.2~0.25 MPa；水溫不高於60℃；噸渣用水量8-12m3。
大量的水急劇熄滅熔渣時，首先使廢水的溫度急劇上升，甚至可以達到接近100℃。其次是受到渣的嚴重污染，使水的組成發生很大變化。一般沖渣廢水組成及水渣顆粒組成見下圖。
沖渣廢水組成及水渣顆粒組成廢水組成隨煉鐵原料、燃料成分以及供水中的化學成分不同而異。特別是冶煉鐵合金的廠，如錳鐵高爐還含有酚、氰、硫化物等有害物質。
沖渣廢水治理
沖渣廢水的治理主要是對懸浮物和溫度的處理，但渣濾法和“INBA”法，實際上是使水在渣水分離過程中得到過濾，所以其廢水的懸浮物的質量濃度比較低，一般情況下，“INBA”法從轉鼓下來的水中懸浮物的質量濃度約為100mg/L，已經可以滿足沖渣用水的要求。而渣濾法的水，其懸浮物的質量濃度則更少。因此可以認為，這兩種方法不需要設定專門的處理懸浮物的設施。
“拉薩法”則不然，該法在送脫水槽的渣泵吸水井（稱為粗粒分離槽）處，設有浮渣溢流裝置，稱為中間槽。中間槽的浮渣和水，需送至沉澱池進行處理。而且脫水槽由於僅靠重力脫水，篩網孑」徑較大，脫出的水也需進入沉澱池。所以“拉薩法”的水是需要進行懸浮物處理的。對於沖渣廢水的懸浮物，應視其水沖渣工藝（渣水分離方法）而定，設計手冊曾規定沖渣水懸浮物的質量濃度小於400mg/L，應改為小於200mg/L為宜。如果能處理到小於100mg/L則更好。水中懸浮物的質量濃度越少，對設備和管道的磨損就越小，沖渣及冷卻塔噴嘴堵塞的可能性也越小，可以省去大量的檢修維護時間和費用，保證沖水渣的連續生產。
沖渣水餘熱利用
高爐沖渣水排出時溫度大約85℃，將熱量傳遞給工質，溫度降到50℃左右，再送到高爐供沖渣之用，從而回收了一定量的餘熱。工質在換熱器內吸收熱量後變成80℃的過熱蒸氣，然後進入氣輪機膨脹做功，帶動發電機轉動，對外輸出電能。做功後的工質變成低壓過熱蒸氣，低壓過熱蒸氣進入冷凝器放出熱量，變成低溫低壓的液體工質，然後由工質泵送到熱交換器中吸熱，再次變成過熱蒸氣去推動氣輪機做功。如此連續循環，將熱水中的熱量源源不斷的提取出來，生成高品位的電能。
目前常用在低溫發電系統中的工質有：低沸點有機物（如：氯乙烷、正戊烷、異戊烷等）、氟利昂工質（如：R134a、R123、R142b、R600等）。沖渣水利用雙工質發電的經濟性估算。以2000m3的高爐為例，各項基本參數均按常規考慮，採用雙工質發電技術將其沖渣水的餘熱回收發電。採用雙循環工質進行發電，其發電效率在3%左右，且系統複雜，可以考慮採用溫差發電技術。目前最普通、最便宜的溫差發電模組，其發電效率可達到4%左右，而且溫差發電模組的發電效率隨著納米技術的套用以及使用溫度的提高存逐步增加。
沖渣水發電技術
目前在其他行業（如水泥行業餘熱回收、地熱發電項目）中，已經有雙工質發電技術的成熟套用，系統工作溫度都在100℃以上。而高爐沖渣水屬於較低溫的餘熱源，其利用溫度只有70℃~80℃。今後發展方向主要在：①尋找適合沖渣水溫度的工作介質：在該工作溫度區間內要求具有較大的焓降；不燃、不爆、環保、無毒、廉價、來源豐富、進排氣壓力適中；②改善現有技術，使之適合用於沖渣水的特殊條件。
