钢铁企业在生产过程中会产生大量的余热余能，国家统计数据显示，中国钢铁工业总能耗占工业总能耗的23%，占全国总能耗的16.3%。钢铁企业中，可回收的余热资源十分丰富，占总能源的1/3左右。钢铁企业高温余热的回收容易受到重视，在目前的节能降耗技术改造中大部分已得到回收利用，如高炉煤气的余压和潜热、热风炉烟气显热等，大部分钢厂都已经通过TRT或BPRT方式回收高炉煤气余压，通过预热空气和煤气的方式回收热风炉烟气显热。但低温低品位余热却往往被忽视，如高炉冲渣水的余热，大多被浪费掉。高炉冶炼过程中产生约1300℃的热态红渣，每千克红渣蕴含959.85kJ/kg热量。若高炉渣铁比为1:4，则日产5000t铁的高炉会产生 1250t红渣，携带热量相当于41t标煤。这些热量大部分被带入高炉冲渣水中，如何实现高炉冲渣水的余热利用，是一个具有重大意义的节能课题。

目前国内大部分钢铁厂都是采用水淬渣工艺，其工艺流程为:在主铁沟与铁水分离后的熔渣在渣沟末端被冲制箱喷出的高速水流水淬粒化，粒化后的渣水混合物经脱水过滤后送至水渣堆场，脱出的水进入热水池，产生了大量温度70℃~85℃左右的冲渣热水，为了保证冲渣水的循环利用效果，需要将这部分冲渣热水在沉淀过滤后引入空冷塔，降温到60℃以下通过粒化泵站再次送至冲制点循环冲渣，或进行自然降温后继续循环冲渣，这一过程中大量的热量被白白浪费，既造成了能源的浪费，又对环境造成了热污染。

一、高炉冲渣水余热资源主要特点

1.冲渣水流量大

高炉冲渣水低温余热的一个显著特点是:热源温度较低，但其流量非常大。某钢厂1250m³级高炉，其循环冲渣热水设计量约1350m3/h，冲渣水热负荷约20MW，另一钢厂2500m³级高炉，循环冲渣热水设计量约2000m³/h，冲渣水热负荷约40MW。高炉冲渣循环水水量巨大，余热利用潜力很大。

2.冲渣水流量和温度不稳定

冲渣水的流量和温度是波动的，它随着高炉出渣的周期而变化。在一个冲渣周期内，熔渣量在一定范围内波动，总体趋势是随着冲制时间逐渐增大，冲渣前期渣量小、冲渣末期的渣量大，这对冲渣水的流量和冲渣水温度有着明显的影响。单个冲渣周期内，开始时冲渣水流量稍大，后期冲渣水流量有所减小各个工况的冲渣水流量差异较大。在一个冲渣周期内，冲渣水温及热水池水温基本随冲渣时间而逐渐增加，刚开始出渣时，渣水池温度偏低，随着出渣时间的加长，渣水温度逐步升高，到出渣结束铁口封堵前，渣水温度达到最高值。各个工况的冲渣水温及热水池水温也存在一定的差异，冲渣水温在后期基本在65~70℃左右，而热水池水温在后期基本在75℃-80℃之间变化。冲渣水流量和温度的波动，影响其余热资源的有效利用。

3.具有很强的腐蚀性

高炉冲渣水在冲渣过程中直接接触1300~1500度的高炉熔渣，高炉熔渣中的主要化学成分二氧化硅 Si02、三氧化二铝A1203、氧化钙 Ca0、氧化镁 Mg0.氧化锰 Mn0和硫等溶解于冲渣水中，并且钢铁企业内部的烧结、焦化、脱等工序产生的高污染化工废水也排入渣池中用于循环冲渣，因此，高炉冲渣水实际上是一种成分复杂的混合水溶液，某钢厂对冲渣水样进行检测后发现，冲渣水基本呈弱碱性，PH值在7-9左右，冲渣水中的硫酸盐含量基本在350mg/1左右，热水池中氯化物含量约650~750mg/1之间。经过常年反复冲渣利用，高炉冲渣水中的硫酸根离子、氯离子、磷酸根离子等大量聚集，容易对冲渣水流经的设备和管道造成腐蚀。

4.容易堵塞换热装置和管道

高炉冲渣水在冲渣过程中直接接触高炉熔渣，水中大量的Naz0、K0等碱金属被引入，碱金属与熔渣中的二氧化硅反应，生成硅酸钠、铝硅酸钠、硅酸钾等。随着热的饱和溶液逐渐降温后，溶质以晶体的形式析出，在连续的生产过程中，挂附在换热设备和渣水管道内壁上。同时，在冲渣的过程中会产生大量的泡沫渣、渣棉等，这些泡沫渣、渣棉也容易造成换热系统的堵塞，影响高炉冲渣水循环系统的正常运行。

二、冲渣水余热利用方式

高炉冲渣水具有水量大、余热利用潜力大、热源不稳定、腐蚀性强、易堵塞换热设备等特点。其主要利用方式包括高炉冲渣水澳化锂吸收式制冷、用作海水淡化热源、高炉冲渣水余热发电、高炉冲渣水换热采暖等。高炉冲渣水用于溴化锂吸收式制冷是通过将高炉冲渣水换热后产生的热水，送入热水型溴化锂吸收式制冷机组作为其热源制取冷冻水，制取的冷冻水可用于高炉鼓风脱湿系统，也可用于夏季室内空调制冷。高炉冲渣水用于海水淡化，则是将高炉冲渣水与除盐水在换热器中换热，产生的高温除盐水送入海水淡化单元，在闪蒸罐中闪蒸为低温饱和蒸汽送往低温多效海水淡化装置制取淡水。高炉冲渣水余热发电技术是通过高炉冲渣水与液氨特殊工质进行换热，换热工质汽化后驱动汽轮机做功发电。

而在钢铁企业中，最经济常用的余热利用方式还是直接利用冲渣水显热用于提供冬季采暖。高炉冲渣水余热采暖技术主要包括直接换热、间接换热两种方式，直接换热采暖方式是将冲渣水直接供往终端用户散热片中换热，极易堵塞和腐蚀散热片和管道设备，现阶段很少有企业采用这种方式。目前钢铁企业大多采用间接换热采暖方式，冲渣水作为热源与采暖回水在渣水换热器中进行换热，换热后的采暖热水供至用户终端设备进行采暖，渣水系统和采暖水系统相对独立，可有效解决采暖水管道及暖气片等发生堵塞和腐蚀的问题。

三、冲渣水换热器选型

高炉冲渣水的主要利用方式是通过渣水换热器将冲渣水的余热提取出来加以利用，冲渣水换热必须解决其对换热器造成的污染、堵塞以及腐蚀这三个主要问题。目前钢铁企业冲渣水换热器主要采用过滤器加板式换热器、宽通道板式换热器和真空相变式换热器等几种形式。

1.过滤器加板式换热器形式

热水池中的冲渣水经过粒化回水泵提升压力后，先送入过滤器进行过滤，再送入板式换热器换热。通过现有高炉运行经验，高炉冲渣水中往往既有大体积的絮状污杂物，也有大量直径仅几十微米的悬浮物，如果滤网选择过于稀疏，细小杂质将无法阻拦;滤网选择过密，将会在短时间内被大量的污杂物堵塞，甚至引起整个换热系统的瘫痪。同时，滤网式过滤装置无论过滤等级多高，均无法过滤掉溶解于废水中的盐碱类物质，结晶结垢现象依然十分严重。板式换热器结构紧凑，内部为网格状支撑，对水质要求高，抗堵性能差，少量的结晶结垢就会导致换热器的堵塞。随着系统的不断运行，过滤器的阻力也不断增大，导致换热器后的回水泵系统能耗不断增加。

2.宽通道板式换热器

宽通道换热器采用无过滤间壁式逆流换热原理，其流道宽度较常规板式换热器有所加大，对污水中常见的固体悬浮物具有较好的抗堵性，但冲水对换热器的堵塞并非全部由固体悬浮物造成，溶解在冲渣水中的大量盐碱类物质在换热过程中饱和析出并与高温冲渣水中的悬浮物结合后附着在换热壁表面，对换热壁面造成污染、腐蚀甚至堵塞。换热器合理的板型选择以及流量设计，可以有效减少冲渣水堵塞换热设备的问题

3.真空相变式换热器

真空相变式换热器利用水在真空状态下沸点降低的特性，换热器由蒸发器、除雾器、冷凝器及真空泵等组成。利用真空泵使蒸发器保持真空状态，使高温冲渣水无需二次加热，在蒸发器内直接闪蒸成为负压蒸汽，并进行汽液两相分离，闪蒸出的清洁蒸汽再进入到冷凝器中与采暖水进行冷凝放热。整个换热过程中，容易造成设备堵塞的高炉冲渣水只进入到直径约2米左右的蒸发器罐体内，从冲渣水中析出的结晶物与渣棉等随着冲渣水排回到渣池中，从而避免了高炉冲渣水与换热壁面的直接接触，解决了堵塞、腐蚀、结晶挂垢等高炉冲渣水换热中常见的问题。真空相变式换热器闪蒸吸热和冷凝放热分别在不用的容器中进行，闪蒸过程只提取了冲渣水的部分热量，同时冷凝放热时放出的热量只是水蒸气的潜热，因此，其整体换热效率较板式换热器低。

冲渣水换热器对比表