一、技術名稱：高爐沖渣水直接換熱回收余熱技術
二、技術所屬領域及適用范圍：冶金行業 煉鐵、煉銅等生產過程高爐沖渣水余熱回收利用
三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀
高爐煉鐵熔渣經水淬后產生大量60℃-90℃的沖渣水，其中含有大量懸浮固體顆粒和纖維。目前，我國高爐沖渣水余熱主要采用過濾直接供暖及過濾換熱供暖方式進行利用，但存在容易在管道或換熱設備內發生淤積堵塞、過濾反沖頻繁取熱量少、產生次生污染等問題，無法長時間使用，因此多年來沖渣水余熱未得到全面有效利用。按照我國鋼鐵生產產量8億t，按350kg渣比計算，由沖渣水帶走的高爐渣的物理熱量約占煉鐵能耗的8%左右，能源浪費巨大。目前該技術可實現節能量4萬tce/a，CO2減排約11萬t/a。
四、技術內容
1.技術原理
高爐煉鐵沖渣水含有大量60℃-90℃低品位熱量，該技術采用專用沖渣水換熱器，無需過濾直接進入換熱器與采暖水換熱，加熱采暖水，用于采暖或發電，從而減少燃煤消耗并減少污染物的排放，達到節能減排的目的。冷卻后的沖渣水繼續循環沖渣，對于帶有冷卻塔的因巴等沖渣工藝，可以關閉冷卻塔進一步節約電能消耗；而對于沒有冷卻塔的沖渣工藝，沖渣水降溫后減少了沖渣水蒸發量，進一步減少水消耗。采用該技術，無需過濾，工藝流程短，運行及維護成本低，取熱過程僅僅取走渣水熱量，不影響高爐正常運行，無次生污染，整體運行可靠，適宜于長周期運行。
2.關鍵技術
（1）直接換熱技術。開發了專用沖渣水換熱器，解決了纖維鉤掛堵塞和顆粒物淤積堵塞問題，沖渣水無需過濾即可直接進入換熱器與采暖水進行換熱。
（2）抗磨損技術。沖渣水含有大量固體顆粒物，不僅容易淤積堵塞，而且極易磨損，該技術通過板型、材質、結構、流速等方面的控制解決了磨損問題。
（3）自動運行控制技術。根據高爐規模和沖渣工藝的不同特點，研發了系列工藝流程與之配套，大型高爐兩側沖渣的切換技術以及可靠的直接換熱技術保證了自動運行的可實施性。
3.工藝流程
高爐容積不同，沖渣工藝不同，以底濾法為例，其工藝流程如圖1所示。由高爐沖渣水泵出口管道處設置閥組提取沖渣水，取出的沖渣水流經沖渣水換熱器取熱降溫后引回原管路繼續沖渣；采暖水回水流經沖渣水換熱器加熱升溫后，供采暖；系統安裝自動控制包含PLC控制系統及溫度、壓力、熱量計量等控制系統。
圖1 高爐沖渣水直接換熱余熱回收流程圖
五、主要技術指標
1. 100%全水量取熱，回收熱量大，年產噸鐵可配置采暖面積0.4 m2-0.6m2，節能5kgce-7.5kgce，節水40kg-57kg；
2.直接換熱技術，無需過濾、不堵塞，可實現一個采暖季連續不停車運轉；
3.大型高爐的因巴等沖渣工藝，冷端溫差小于5℃，可將沖渣水由85℃降至55℃以下；小型高爐的底濾等沖渣工藝，熱端溫差小于2℃，可將采暖水加熱至65℃以上；
4.沖渣水換熱器技術指標：
單臺最大換熱器面積 1200m2；
單臺最大換熱負荷 1.7×107kcal/h；
單臺最大沖渣水處理量 1400m3/h（底濾法）、500m3/h（因巴法）；
換熱器單平米供暖面積 175 m2-500m2。
六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
該技術共獲得國家專利9項，其中2項發明專利。目前，已在北方20座高爐的沖渣水余熱回收項目中推廣實施，用于城市供暖，其中19座煉鐵高爐，1座銅冶煉高爐，供暖面積累計達1100萬m2，取得良好的經濟和社會效益。
七、典型應用案例
典型用戶：天津鐵廠、山西太鋼不銹鋼股份有限公司、安陽鋼鐵股份有限公司、
津西鋼鐵公司、萬通鋼鐵公司、遷西和然節能科技有限責任公司等。
典型案例1
案例名稱：太鋼5#高爐沖渣水余熱供暖項目
技術提供單位：天津華賽爾傳熱設備有限公司
建設規模：高爐爐容4350m3，沖渣工藝環保因巴，為太原市220萬m2城區建筑集中供暖；建設條件：具有足夠供暖面積需求，沖渣水溫度大于60℃；本項目沖渣水溫度周期變化，最高溫度95℃，冷卻至60℃以下，沖渣水流量2400t/h，兩套沖渣系統交替沖渣。主要技改內容：建設兩套沖渣水取熱站，各6臺沖渣水換熱器；建設配套采暖水泵站實現采暖水輸送和調峰補熱功能；相應連接管道、切換系統及控制系統。節能投資額5200萬元，建設期6個月。年節能量2.85萬tce，年減排量7.53萬tCO2。年節能經濟效益為1207萬元，投資回收期約4年。
典型案例2
案例名稱：安陽鋼鐵1#高爐沖渣水余熱回收東線供暖改造項目
技術提供單位：天津華賽爾傳熱設備有限公司
建設規模：高爐爐容2200m3，沖渣工藝熱因巴，全水量部分取熱。建設條件：具有足夠供暖面積需求，沖渣水溫度大于60℃。主要技改內容：于沖渣水流經管道附近安裝沖渣水專用換熱器；從原沖渣管道處截斷管道安裝閥門管道，提取沖渣水；取出的沖渣水流經安裝好的換熱器后，由安裝管道閥門接引回原管路繼續沖渣；于原采暖回水管道安裝采暖水管道閥門，提取采暖水，取出的采暖水流經安裝好的換熱器后，由安裝管道閥門接引回原采暖系統。主要設備為專用沖渣水換熱器1臺及附屬設備1套。技改投資額400萬元，建設期2個月。年節能量3378tce，二氧化碳減排量8918t。年節能經濟效益348萬元，投資回收期1.2年。
八、推廣前景及節能減排潛力
隨著高爐沖渣水直接換熱余熱回收技術的成熟，在有集中供暖需求的北方將得到進一步發展應用。預計未來5年，該技術的推廣比例可達40%，項目總投入26億元，可形成的年節能能力為143萬tce，年碳減排能力為378萬tCO2。
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