高炉冲渣水余热加热软水水源改造.doc

高炉冲渣水余热加热软水水源改造
孙斌艾新华焦虎生
唐钢不锈钢有限责任公司
摘要:针对北方冬季生产水易结冰,造成软水系统效率低下的现状,利用高炉冲渣水余热对软水水源进行加热,使软水制水系统常年都能达到设计负荷,为企业创造客观的经济效益。
关键字:软水,高炉冲渣水,加热
1. 概述
唐山不锈钢有限责任公司现有2座450m3高炉,水冲渣循环一次系统由冲渣过滤至一个冲渣水池、冲渣泵及相应管路组成,运行时循环水量为2100m3/h。冬季过滤后冲渣水温度约70℃。
二期软水站设计软水制水能力为500t/h,用生产水作为软水水源。但每年11月至次年3月,气温(低于5℃)远远低于反渗透膜和超滤膜的安全使用温度,为保证设备使用寿命,不得不关闭大部分膜组,使得制水能力下降,无法满足正常生产。为满足超滤及RO的产水量,提高水源温度成为必然。
为此提出利用冲渣水余热对软水站V型滤池产水进行加热,水温提高到25℃以上,满足超滤系统对水温的要求,确保生产用水。

软水站距离冲渣泵房距离约1000m。为减少管线投资,设计将选取部分V型滤池产水作为二次水跟一次水(冲渣水)进行换热,换热后二次水设计达到60℃,再跟另一部分V型滤池产水混合至水温25℃。从长远考虑,如果采用普通碳钢管道极易产生铁离子污染,导致超滤膜、反渗透膜不可逆的污染,加速膜的老化速度,而不锈钢管道投资太大,因此供
回水管道采用塑胶衬里,给水、回水管路全程做保温,如图1所示:


2座450m³高炉共用一个冲渣泵房,采用底滤法,水质相对较好。
相关参数如表1所示
冲渣过程每小时产生的总热量为:
(1)
其中:
Cz:渣比热容;
mz:每天出渣量
冲渣时蒸发损失、与大气对流散热将损失掉30%的热量,则平均每小时冲渣水可利用的有效热量为:
图1 改造系统图
序号
项目
单位
正常工况
备注
1
高炉炉容
m³
450
2
出渣次数
次
15
3
出渣温度
℃
1400
4
渣比热容
kJ/(kg·℃)

5
每天出渣量
t
1200
2座一共
6
冲渣水循环水量
t/h
2100
24小时运行
7
渣与冲渣水换热后温度
℃
70~90
表1 冲渣水相关参数
(2)
使500t/h的V型滤池产水从2℃加温至25℃所需热量为:
(3)
其中:
Cv:滤池产水比热容;
mv:滤池每小时产水量
可见,渣水带来的热量可以满足500t/h的V型滤池产水升温要求。

一次水作为热源,在换热量一定的情况下,一次水量和换热温差成反比关系。因受现有场地的限制,一次水量过大会增加泵的占地面积,不利于布置;一次水量过小,会增加换热器的换热面积,进而增加换热器
的投资。再考虑换热器换热面积的富裕量,选择一次水量为400t/h,换热面积约为250m2。
一次循环水换热后温度为:
(4)

为减少管网投资以及输送成本,选取一部分V型滤池产水作为二次水输送到换热站进行加热,然后返回软水站与剩余部分低温水混合。
二次水量的选择会直接影响二次水循环泵、换热器和管道的投资,下面分别按二次水量为200t/h、3