CN102517411B - 一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统及方法，有效回收高炉冲渣水余热，向用户供暖，达到节能减排的目的。一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统，包括高炉冲渣系统、沉淀池、吸水池、第一渣浆泵、过滤器、换热器和供暖泵，高炉冲渣系统的冲渣水出口与沉淀池连通，沉淀池与吸水池连通，第一渣浆泵的进水口与吸水池连通，其出水口与过滤器的冲渣水入口连通，过滤器的冲渣水出口与换热器的第一进水口连通，供暖泵的二次供暖水出水口与换热器的第二进水口连通。本发明充分利用高炉冲渣水余热进行供暖，投资成本低、回收周期短，且与现有的锅炉燃煤供暖相比，没有SO2、NOX、CO2等气体排放，具有节能环保的优点。
Description
技术领域
本发明属于污水过滤技术领域，尤其涉及一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统及方法。
背景技术
目前，我国普遍采用燃煤为主的集中供热和区域锅炉供暖两种方式。集中供热主要由大型热电厂或热力公司提供蒸汽或热水作为热源，通过各换热站向小区供热，对大型热电厂来说，利用电厂余热提供热源，运行经济性较好，但城市热网建设投资大，周期长，并且存在电力负荷与供热负荷的匹配问题，供热负荷不易调节；区域锅炉供暖主要由区域锅炉房提供热源，需进行锅炉房、煤场、热力管道等建设，投资大，站地面积大，锅炉排放大量SO2、NOX等有害气体及CO2等温室气体，造成环境污染。
高炉渣是炼铁生产过程的主要副产品，每生产1吨生铁要副产0.3～0.6吨左右的高炉渣。当前，钢铁企业普遍采用INBA法水冲渣工艺：高炉炉渣经熔渣沟进入粒化塔，被粒化箱喷出的带压高速水流快速淬冷和粒化，形成颗粒状水渣，粒化产生的渣水混合物，从粒化塔经连接件流进能够自动调整转速的旋转脱水转鼓进行渣水分离，水渣由通过转鼓中心的皮带运输至堆渣场装车外运。水和细渣则透过滤网进入下部的沉淀池，细渣沉淀后经底流泵再打到连接件内进入转鼓再次分离，而水则通过热水槽溢流进入热水池，经热水泵提升至冷水塔进行冷却，再由冲渣泵送至粒化箱继续冲渣，循环使用。冲渣水吸收炉渣的热量，自身温度升高，达到饱和温度时，部分冲渣水汽化，蒸汽携带大量热量通过烟囱排出。高炉渣温度高达1550℃，每吨渣约含有0.04～0.06 吨标准煤的显热，以2008年我国高炉渣排量高达2亿吨计算，每年造成1千万吨标准煤左右的热量浪费，还产生40万吨的H2S、SO2等有害气体排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统及方法，有效回收高炉冲渣水余热，向用户供暖，达到节能减排的目的。
为达到上述技术目的，本发明所提出的一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统采用以下技术方案实现：一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统，包括高炉冲渣系统、沉淀池、吸水池、第一渣浆泵、过滤器、换热器和供暖泵，所述高炉冲渣系统的冲渣水出口与所述沉淀池连通，所述沉淀池与所述吸水池连通，所述第一渣浆泵的进水口与所述吸水池连通，其出水口与所述过滤器的冲渣水入口连通，所述过滤器的冲渣水出口与所述换热器的第一进水口连通，所述供暖泵的二次供暖水出水口与所述换热器的第二进水口连通。
在本发明利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统的技术方案中，还具有如下附加技术特征：
所述余热供暖系统还包括第二渣浆泵，所述过滤器为全自动反冲洗纤维束过滤器，包括罐体，所述罐体还连通有浮渣排出管道、反冲洗水入口和反冲洗水出口，以及用于检测纤维束滤层的上、下部压差的差压变速器，所述第二渣浆泵与所述过滤器的反冲洗水入口连通，所述纤维束滤层的上部连接所述差压变送器的出水压力接口，所述纤维束滤层的下部连接所述差压变送器的进水压力接口，所述差压变速器连接有控制系统，所述全自动纤维束反冲洗过滤器的冲渣水入口、冲渣水出口、反冲洗水入口和反冲洗水出口上均设有电动调节阀。
所述浮渣排出管道由所述罐体的顶端延伸至下部底端，其顶端连接处和底端浮渣出口处均设有阀门。
所述纤维束滤层的滤芯采用改性丙纶和聚丙烯纤维的混合料，单根纤维束的直径为10～20μm，长度为1～2m，孔隙率为90～98%，纤维束中相邻纤维间距为5～15mm。
所述全自动纤维束反冲洗过滤器的冲渣水入口和反冲洗水出口共同设置在由所述罐体的下部连通所述罐体内部的第一管道上，所述全自动纤维束反冲洗过滤器的冲渣水出口和反冲洗水入口共同设置在由所述罐体的上部连通所述罐体内部的第二管道上。
为达到上述技术目的，本发明所提出的一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的方法采用以下技术方案实现：
一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的方法，包括如下步骤：
（1）高炉冲渣系统冲渣后渣水分离产生80～90℃的冲渣水，从高炉冲渣系统的冲渣水出口流入沉淀池，进行一级沉淀，去除冲渣水中大颗粒渣后流至吸水池，吸水池内冲渣水悬浮物SS浓度为80～100mg/L；
（2）第一渣浆泵从吸水池抽取冲渣水，并经过滤器的冲渣水入口通入过滤器过滤，滤掉冲渣水中的小颗粒杂质，此时，过滤器内冲渣水悬浮物SS浓度为5～20mg/L；
（3）经步骤（2）过滤后的冲渣水由过滤器的冲渣水出口流出，并经换热器的第一进水口进入换热器，供暖泵将二次供暖水加压后经换热器的第二进水口进入换热器，并与进入换热器的冲渣水进行换热；
（4）换热后的冲渣水回流至高炉冲渣系统，换热后的二次供暖水进入供暖循环系统进行供暖。
在本发明利用高炉渣冲渣水余热供暖的方法的技术方案中，还具有如下附加技术特征：
所述余热供暖系统还包括第二渣浆泵，所述过滤器为全自动反冲洗纤维束过滤器，包括罐体，所述罐体还连通有浮渣排出管道、反冲洗水入口和反冲洗水出口，以及用于检测纤维束滤层的上、下部压差的差压变速器，所述第二渣浆泵与所述过滤器的反冲洗水入口连通，所述纤维束滤层的上部连接所述差压变送器的出水压力接口，所述纤维束滤层的下部连接所述差压变送器的进水压力接口，所述差压变速器连接有控制系统，所述全自动纤维束反冲洗过滤器的冲渣水入口、冲渣水出口、反冲洗水入口和反冲洗水出口上均设有电动调节阀；在步骤（2）过滤运行过程中，当全自动纤维束反冲洗过滤器的纤维束滤层的上、下部压差达到控制系统中设定值时，控制系统控制全自动纤维束反冲洗过滤器进行定压全自动反冲洗。
定压全自动反冲洗的具体实现方式是：在控制系统中输入控制程序和纤维束滤层的上、下部压差设定值，差压变送器通过其出水压力接口和进水压力接口检测纤维束滤层的上、下部压差，并将检测到的压差信号传送至控制系统进行实时处理，并与纤维束滤层的上、下部压差设定值进行比较，达到设定值时，控制系统发出开关指令控制信号至各电动调节阀控制冲渣水入口和冲渣水出口关闭、反冲洗水入口和反冲洗水出口打开，第二渣浆泵抽取反冲洗水，反冲洗水通过反冲洗入口进入罐体内部实现反冲洗，反冲洗后反冲洗水由反冲洗出口排出。
所述纤维束滤层的上、下部压差设定值为0.03～0.05MPa。
反冲洗水压力为0.3～0.4MPa，反冲洗时间为5～20min。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：1、本发明充分利用高炉冲渣水余热进行供暖，投资成本低、回收周期短，且与现有的锅炉燃煤供暖相比，没有SO2、NOX、CO2等气体排放，具有节能环保的优点；2、在过滤过程中，渣棉等低密度炉渣纤维进入浮渣排出管道而排出过滤器，能够有效避免其进入下游换热器造成堵塞、影响换热效果的问题；3、本发明采用全自动反冲洗纤维束过滤器对高炉冲渣水进行过滤，过滤器连接差压变速器，并设置控制系统，可使本发明实现定压全自动反冲洗，能够及时快速地恢复过滤器的过滤能力，保证其过滤效果，且过滤速度快、效果好、投资小、占地面积小。
附图说明
图1为本发明实施例一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中全自动反冲洗纤维束过滤器的结构示意图；
图3为本发明实施例一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的方法的工艺流程图；
其中：1、高炉冲渣系统；2、沉淀池；3、吸水池；4、第一渣浆泵；5、过滤器；5-1、冲渣水入口；5-2、冲渣水出口；5-3、支撑腿；5-4、罐体；5-5、纤维束滤层；5-6、上固定滤板；5-7、下活动滤板；5-8、浮渣排出管道；5-9、反冲洗水入口；5-10、反冲洗水出口；6、换热器；7、供暖泵；8、第二渣浆泵；9、差压变速器；9-1、出水压力接口；9-2、进水压力接口；10、控制系统；11、电动调节阀；12、渣粒出口；13、导向杆；14、调节阀；15、检查口；16、第一管道；17、第二管道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1和图2所示，本实施例一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统，包括高炉冲渣系统1、沉淀池2、吸水池3、第一渣浆泵4、过滤器5、换热器6和供暖泵7，高炉冲渣系统采用现有INBA法水冲渣工艺所使用的冲渣系统，其冲渣水出口与沉淀池2连通，沉淀池2与吸水池3连通，第一渣浆泵4的进水口与吸水池3连通，其出水口与过滤器5的冲渣水入口5-1连通，过滤器5的冲渣水出口5-2与换热器6的第一进水口连通，供暖泵7的二次供暖水出水口与换热器6的第二进水口连通。其中，吸水池3用于储存和二次沉淀经沉淀池2沉淀后的冲渣水，并将冲渣水通入过滤器5，以便除去更小粒径渣粒及悬浮物；过滤器5可采用现有纤维束过滤器、自清洗过滤器、不锈钢刷式过滤器等中的一种；换热器6可采用板式换热器、管式换热器等中的一种。
参照图3所示，本实施例还提出了一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的方法，包括如下步骤：
（1）高炉流出的1450℃高炉渣经高炉冲渣系统1中初始温度为65℃、初始压力为0.35GPA的高压水击碎后，快速冷却破碎成水冷渣，经滚筒渣水分离后，水冷渣由皮带机输送到渣场，用于水泥添加料或其它用途，渣水分离产生的85℃冲渣水，从高炉冲渣系统1的冲渣水出口流入沉淀池2，进行一级沉淀，去除冲渣水中大颗粒渣后流至吸水池，吸水池3内冲渣水悬浮物SS浓度为80mg/L；
（2）第一渣浆泵4从吸水池3抽取冲渣水，抽取的冲渣水流速为40m3/h，经过滤器5的冲渣水入口5-1通入过滤器5内过滤，滤掉冲渣水中的小颗粒杂质，此时，过滤器5内冲渣水悬浮物SS浓度为10mg/L；
（3）经步骤（2）过滤后的冲渣水由过滤器5的冲渣水出口5-2流出，并经换热器6的第一进水口进入换热器6，冲渣水初始温度为75℃，同时供暖泵7将温度为55℃二次供暖水加压后经换热器6的第二进水口进入换热器6，并与进入换热器6的冲渣水进行热交换；
（4）热交换后冲渣水温度为65℃，并回流至高炉冲渣系统1以循环利用；热交换后的二次供暖水温度为65℃，进入供暖循环系统，用于用户供暖，第一渣浆泵4抽取的冲渣水与供暖泵7抽取的二次供暖水的体积比为1:1；
为使在使用一段时间后对过滤器5进行反冲洗，除去滞留在过滤器5内的杂质等，保证其过滤效果，本实施例余热供暖系统还包括第二渣浆泵8，且过滤器5采用全自动反冲洗纤维束过滤器，所谓全自动反冲洗纤维束过滤器，其包括由支撑腿5-3固定支撑的罐体5-4，罐体5-4内竖直设置有纤维束滤层5-5和水平设置的上固定滤板5-6及下活动滤板5-7，上固定滤板5-6的周边焊接在罐体5-4内壁靠上部位置处，纤维束滤层5-5的上端焊接在上固定滤板5-6上，下端焊接在下活动滤板5-7上，罐体5-4上除设置有冲渣水入口5-1和冲渣水出口5-2外，在罐体5-4上还连接有浮渣排出管道5-8、反冲洗水入口5-9和反冲洗水出口5-10，以及用于检测纤维束滤层5-5的上、下部压差的差压变速器9。其中，冲渣水入口5-1和反冲洗水出口5-6设置在罐体5-4的下部，冲渣水出口5-2和反冲洗水入口5-5位于罐体5-4的上部。第二渣浆泵8与反冲洗水入口5-9连通，纤维束滤层5-5的上部连接差压变送器9的出水压力接口9-1，纤维束滤层5-5的下部连接差压变送器9的进水压力接口9-2，差压变速器9连接有控制系统10，冲渣水入口5-5、冲渣水出口5-6、反冲洗水入口5-9和反冲洗水出口5-10上均设有电动调节阀11。
在过滤过程中，高炉冲渣水由罐体5-4下部冲渣水入口5-5进入，在水压作用下，下活动滤板5-7推动纤维束滤层5-5的下端向上运动使纤维束滤层5-5压紧，过滤高炉冲渣水，滤掉的渣粒从罐体5-4底部的渣粒出口12排出，未被滤掉的渣棉等低密度炉渣纤维进入罐体5-4上部，渣水流速降低时炉渣纤维漂浮在罐体5-4内冲渣水的上表面，并经浮渣排出管道5-8排出罐体5-4，实现浮渣自排；为对下活动滤板5-7的上下运动起到导向作用，防止其在水压下翻转，罐体5-4内设有多根竖向导向杆13，导向杆13穿过上固定滤板5-6和下活动滤板5-7的滤孔，顶端和底端分别焊接在罐体5-4的内壁上。在控制系统13中输入控制程序和纤维束滤层5-5的上、下部压差设定值为0.03MPa。在本实施例过滤器运行过程中，差压变速器9实时检测其出水压力接口9-1、进水压力接口9-2间压差变化，将检测到的压差信号传送至控制系统10进行实时处理，并与纤维束滤层5-5的上、下部压差设定值进行比较，当两接口间压差达到设定值0.03MPa时，控制系统10发出开关指令控制信号至各电动调节阀11，从而控制冲渣水入口5-5、冲渣水出口5-6关闭，同时控制反冲洗水入口5-9和反冲洗水出口5-10打开，反冲洗水通过连通于罐体5-4上部的反冲洗入口5-7进入罐体5-4内部从上至下对纤维束滤层5-5进行反冲洗，反冲洗水压力为0.3MPa，反冲洗时间为10min，反冲洗后反冲洗水由反冲洗出口5-8排出。
为便于炉渣纤维浮渣排出收集处理，本实施例中浮渣排出管道5-8由罐体5-4的顶端延伸至下部底端，呈倒L状，其顶端连接处和底端浮渣出口处均设有调节阀14，过滤过程中，调节阀14打开，浮渣从浮渣排出管道5-8排出。
本实施例中纤维束滤层5-5的滤芯采用改性丙纶和聚丙烯纤维的混合料，体积比为1:1，单根纤维束的直径为15μm，长度为1.35m，孔隙率为95%，纤维束中相邻纤维间距为10mm。
为便于观察本实施例中罐体5-4内部纤维束使用情况，罐体5-4上设有检查口15，检查口15位于罐体5-4下部靠近底端处，过滤器5使用一段时间后，打开检查口15，更换纤维束滤层5-5的纤维束，通过检查口15，还可以进行罐体5-4内底部滤渣清理。
冲渣水入口5-5和反冲洗水出口5-10共同设置在第一管道16上，第一管道16于罐体5-4的下部处连接罐体5-4并连通其内部，冲渣水出口5-6和反冲洗水入口5-9共同设置在第二管道17上，第二管道17于罐体5-4的上部处连接罐体5-4并连通其内部。这样一来，高炉冲渣水和反冲洗水共用流通管道，简化了结构。
实施例2
与上述实施例不同的是，本实施例中纤维束滤层5-5的上、下部压差设定值为0.05MPa，反冲洗水压力为0.4MPa，反冲洗时间为20min，单根纤维束的直径为20μm，长度为2m，孔隙率为98%，纤维束中相邻纤维间距为15mm。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统，其特征在于，包括高炉冲渣系统、沉淀池、吸水池、第一渣浆泵、过滤器、换热器和供暖泵，所述高炉冲渣系统的冲渣水出口与所述沉淀池连通，所述沉淀池与所述吸水池连通，所述第一渣浆泵的进水口与所述吸水池连通，其出水口与所述过滤器的冲渣水入口连通，所述过滤器的冲渣水出口与所述换热器的第一进水口连通，所述供暖泵的二次供暖水出水口与所述换热器的第二进水口连通；所述余热供暖系统还包括第二渣浆泵，所述过滤器为全自动反冲洗纤维束过滤器，包括罐体，所述罐体还连通有浮渣排出管道、反冲洗水入口和反冲洗水出口，以及用于检测纤维束滤层的上、下部压差的差压变速器，所述第二渣浆泵与所述过滤器的反冲洗水入口连通，所述纤维束滤层的上部连接所述差压变送器的出水压力接口，所述纤维束滤层的下部连接所述差压变送器的进水压力接口，所述差压变速器连接有控制系统，所述全自动纤维束反冲洗过滤器的冲渣水入口、冲渣水出口、反冲洗水入口和反冲洗水出口上均设有电动调节阀。
2.根据权利要求1所述的利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统，其特征在于，所述浮渣排出管道由所述罐体的顶端延伸至下部底端，其顶端连接处和底端浮渣出口处均设有阀门。
3.根据权利要求2所述的利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统，其特征在于，所述纤维束滤层的滤芯采用改性丙纶和聚丙烯纤维的混合料，单根纤维束的直径为10～20μm，长度为1～2m，孔隙率为90～98%，纤维束中相邻纤维间距为5～15mm。
4.根据权利要求3所述的利用高炉渣冲渣水余热供暖的系统，其特征在于，所述全自动纤维束反冲洗过滤器的冲渣水入口和反冲洗水出口共同设置在由所述罐体的下部连通所述罐体内部的第一管道上，所述全自动纤维束反冲洗过滤器的冲渣水出口和反冲洗水入口共同设置在由所述罐体的上部连通所述罐体内部的第二管道上。
5.一种利用高炉渣冲渣水余热供暖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）高炉冲渣系统冲渣后渣水分离产生80～90℃的冲渣水，从高炉冲渣系统的冲渣水出口流入沉淀池，进行一级沉淀，去除冲渣水中大颗粒渣后流至吸水池，吸水池内冲渣水悬浮物SS浓度为80～100mg/L；
（2）第一渣浆泵从吸水池抽取冲渣水，并经过滤器的冲渣水入口通入过滤器过滤，滤掉冲渣水中的小颗粒杂质，此时，过滤器内冲渣水悬浮物SS浓度为5～20mg/L；
（3）经步骤（2）过滤后的冲渣水由过滤器的冲渣水出口流出，并经换热器的第一进水口进入换热器，供暖泵将二次供暖水加压后经换热器的第二进水口进入换热器，并与进入换热器的冲渣水进行换热；
（4）换热后的冲渣水回流至高炉冲渣系统，换热后的二次供暖水进入供暖循环系统进行供暖；
所述余热供暖系统还包括第二渣浆泵，所述过滤器为全自动反冲洗纤维束过滤器，包括罐体，所述罐体还连通有浮渣排出管道、反冲洗水入口和反冲洗水出口，以及用于检测纤维束滤层的上、下部压差的差压变速器，所述第二渣浆泵与所述过滤器的反冲洗水入口连通，所述纤维束滤层的上部连接所述差压变送器的出水压力接口，所述纤维束滤层的下部连接所述差压变送器的进水压力接口，所述差压变速器连接有控制系统，所述全自动纤维束反冲洗过滤器的冲渣水入口、冲渣水出口、反冲洗水入口和反冲洗水出口上均设有电动调节阀；在步骤（2）过滤运行过程中，当全自动纤维束反冲洗过滤器的纤维束滤层的上、下部压差达到控制系统中设定值时，控制系统控制全自动纤维束反冲洗过滤器进行定压全自动反冲洗。
6.根据权利要求5所述的余热供暖的方法，其特征在于：定压全自动反冲洗的具体实现方式是：在控制系统中输入控制程序和纤维束滤层的上、下部压差设定值，差压变送器通过其出水压力接口和进水压力接口检测纤维束滤层的上、下部压差，并将检测到的压差信号传送至控制系统进行实时处理，并与纤维束滤层的上、下部压差设定值进行比较，达到设定值时，控制系统发出开关指令控制信号至各电动调节阀控制冲渣水入口和冲渣水出口关闭、反冲洗水入口和反冲洗水出口打开，第二渣浆泵抽取反冲洗水，反冲洗水通过反冲洗入口进入罐体内部实现反冲洗，反冲洗后反冲洗水由反冲洗出口排出。
7.根据权利要求6所述的余热供暖的方法，其特征在于：所述纤维束滤层的上、下部压差设定值为0.03～0.05MPa。
8.根据权利要求7所述的余热供暖的方法，其特征在于：反冲洗水压力为0.3～0.4MPa，反冲洗时间为5～20min。
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