[發明專利]鋼鐵廠沖渣水熱能回收方法與裝置

有效

• 申請號: 201210276910.3
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN103184299A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 尚德敏;李金峰;李偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工大金濤科技股份有限公司
• 主分類號: C21B3/04
• 分類號: C21B3/04;F27D17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及熱交換技術，特別是涉及鋼鐵廠沖渣水熱能回收方法與裝置。

背景技術

我國已經是鋼鐵生產的大國，鋼鐵的年產量占世界總產量的40％。無論是煉鋼還是煉鐵，都要產生大量的爐渣。爐渣是和鋼鐵相伴隨生成，它是鋼鐵冶煉的副產品，又是一系列重要冶金反應的基本條件，它直接參與鋼鐵冶煉過程的物理化學反應和傳質傳熱過程，它不僅影響到鋼鐵產量、質量，而且與原材料、能量的消耗都有密切的關系。

鋼鐵冶金爐內，產生1400-1500℃的高溫爐渣，經渣口流出后，再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，熔渣受冷沖擊，炸裂成一定粒度的合格的水渣。渣水分離后，爐渣用作建筑材料；與高溫爐渣進行熱交換的沖渣水，進入沖渣水池。沖渣水池通常占地幾千平方米，沖渣水池上方熱汽騰空，沖渣水溫度常年保持在60-80℃，是一個巨大的潛在的熱能能源，如果能有效地加以利用，比如說利用沖渣水的熱能，冬天為居民區供暖，不僅可以為國家節約大量燃料，而且減少了碳排放，保護了環境。

鋼鐵廠沖渣水的熱能夠利用問題，至今還沒有得到很好的解決。

由于沖渣水反復使用，沖渣水中溶進了爐渣中含有的多種無機鹽和氧化物，形成了幾乎是飽和的鹽堿水溶液。當爐渣受冷沖擊炸裂成水渣過程中，還有一部分細小的爐渣進入水中懸浮。經實際檢測，沖渣水濁度為60-80mg/l。

某供暖企業，通過間壁式換熱器，將沖渣水的熱量傳遞給循環水，利用循環水向居民區供暖。僅僅一個冬天，不到4個月的供暖時間，間壁式換熱器的沖渣水側，結垢達3-5厘米，垢層堅硬，風化后變松散。經分析后認為，沖渣水在換熱器內結垢的成份為多種含結晶水的無機鹽，例如含結晶水的硅酸鹽。沖渣水堅硬的結晶水垢，使間壁式換熱器幾乎完全報廢。

有人試圖有過濾器過濾沖渣水，以解決沖渣水在換熱器上結水垢問題。沖渣水是多種成分的鹽堿水，對于鹽堿水，過濾器完全沒有用。鹽堿水可以順利通過任何過濾器，而到了換熱器內部，遇到冷的換熱器壁面，鹽堿水降溫，過飽和，立刻在冷壁面上結晶。

鹽堿水溶液中，晶體形成的過程稱為結晶。結晶的方法一般有兩種：一種是蒸發溶劑法，它適用于溫度對溶解度影響不大的物質。沿海地區生產曬鹽就是利用的這種方法。另一種是冷卻熱飽和溶液法，此法適用于溫度升高，溶解度也增加的物質。如北方地區的鹽湖，夏天溫度高，湖面上無晶體出現；每到冬季，氣溫降低，石堿(Na2CO3·10H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等物質就從鹽湖里析出來。沖渣水結垢，正是由于在換熱器壁面上，冷卻了鹽堿水熱飽和溶液，產生的結晶。

在工農業和人民生活中，排放各種各樣的污水。污水換熱器與普通換熱器工作條件有很大的區別，普通換熱器的設計方法，使用經驗，不能用于污水換熱器。盡管普通換熱器的設計方法與制造工藝，都很成熟，但是，污水換熱器科學設計方法，至今，還沒有很好解決。

上述有關污水換熱器與鹽堿水結晶的背景技術，在以下專著中有詳細描述：

1、趙軍，戴傳山主編，地源熱泵技術與建筑節能應用，北京：中國建筑工業出版社，2009。

2、(美)沙拉，塞庫利克著，程林譯，換熱器設計技術，北京：機械工業出版社，2010。

3、辛劍，王慧龍主編，高等無機化學，北京：高等教育出版時，2010。

4、何鳳嬌主編，無機化學，北京：科學出版社，2007。

發明內容

本發明給出一種鋼鐵廠沖渣水熱能回收方法，它由下列步驟組成：

(1)沖渣水從沖渣水池流入熱能回收裝置；(2)供熱循環水流入熱能回收裝置；(3)在熱能回收裝置中，高溫沖渣水向低溫循環水傳熱；(4)已升溫的供熱循環水流出熱能回收裝置，向用戶供熱；(5)已降溫的沖渣水流出熱能回收裝置，返回沖渣水池，該方法的特征在于：沖渣水流入熱能回收裝置閃蒸產生蒸汽，蒸汽凝結于流入熱能回收裝置的供熱循環水中，使循環水升溫。

本發明給出一種鋼鐵廠沖渣水熱能回收裝置，它的主要結構包括：沖渣水放熱器、循環水吸熱器、除空氣裝置、防汽蝕裝置和抽水泵，沖渣水在沖渣水放熱器放熱降溫，供熱循環水在循環水吸熱器中吸熱升溫，除空氣裝置從循環水吸熱器上方接出，防汽蝕裝置接在沖渣水放熱器出水管上抽水泵的前面，其特征在于：

(1)所說沖渣水放熱器是沖渣水閃蒸器；

(2)所說循環水吸熱器是汽水接觸式循環水熱水器；

(3)它的結構還包括：在沖渣水放熱器和循環水吸熱器中間，有一個沖渣水的蒸汽通道。