高炉冲渣水余热利用方案的比较与分析

汤雯

引言

我国钢铁企业的能源消耗约占全国能源总消耗的10%～15%，而我国钢铁企业对能源的利用率低，远远低于发达国家的水平。目前，国内多数钢铁企业通常采用水淬冲洗方式处理熔融态铁渣，处理工艺中未设置独立的余热回收装置，冲渣水直接排放。不仅导致大量的资源的浪费；且产生含腐蚀性气体的蒸汽对厂内的设备造成破坏。对冲渣水的余热回收是钢铁企业一个亟需解决的问题。

现阶段，钢铁企业冲渣水余热回收利用主要有集中供暖和低温余热发电两种方式。本文以北方某鋼铁企业1#高炉冲渣水余热资源为例，分别采用集中供暖和余热发电（本文选用有机工质朗肯循环发电）两种方案展开计算，对比了两种方案的项目投资、投资收益、投资回收期以及节能减排综合社会效益，可为今后钢铁企业余热回收利用提供参考。

1、余热利用方案的计算与比较

北方某钢铁企业1#高炉冲渣水量为2650m3/h，冲渣后水温为85℃，平均每天冲渣12小时。

方案一：集中供暖

冲渣水经过沉淀和过滤，由循环水泵经长距离供热管网输送至采暖用户。因管网散热损失，冲渣水实际进入采暖用户的温度比冲渣后水温低15℃左右，采暖用户的供回水温差通常为15℃，根据公式（1）可计算出冲渣水提供的有效热量：

Q=hG（Tg-Th） （1）

式中，Q为有效热量，KW/h；h为单位换算系数，取h=1.16；G为冲渣水流量，kg/h；Tg、Th分别为管网供水、回水温度，℃。

可供采暖的建筑面积S由式（2）计算：

方案二：低温有机朗肯循环（ORC）发电利用

图1为对应的ORC循环T-s图，如图所示，工质在蒸发器内定压吸热（4-1过程），然后在膨胀机内绝热做功（1-2过程），乏汽在冷凝器内定压放热（2-3过程），最后在工质泵内绝热压缩（4-1过程），再回到蒸发器，完成整个ORC动力循环。

（

两种方案的综合社会效率按国家发改委提供的数据计算：工业锅炉煤燃烧一吨标准煤产生二氧化碳2620kg，二氧化硫8.5kg，氮氧化物7.4kg，烟尘58.7kg。

从表1可知，对钢铁企业冲渣水进行余热回收，采用集中供暖的方案无论在经济效益还是在社会效益上都要优于余热发电方案。且经计算发现，有机朗肯循环余热发电的效率不高，只有15%左右。因此，钢铁企业冲渣水余热回收应优先考虑采用集中供暖的方案。

2、结论

本文以北方某钢铁企业1#高炉冲渣水余热资源为例，采用集中供暖和余热发电两种方案展开计算，对比了两种方案的项目投资、投资收益、投资回收期以及节能减排综合社会效益，发现冲渣水余热回收采用集中供暖优于余热发电，本文研究结果可为今后钢铁企业余热回收利用提供参考。

（作者单位：昆明有色冶金设计研究院股份公司）