CN116972652B - 高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统及其运行方式 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统及其运行方式，涉及高炉排渣的余热回收的技术领域，包括依次连接的蓄能水箱、吸收式热泵、循环水加热器以及喷淋塔；其中，蓄能水箱中的循环水进入吸收式热泵进行降温后，再进入循环水加热器与冲渣水进行换热升温，之后再进入喷淋塔与冲渣乏汽进行换热升温，从而回收了高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热。本发明通过设立循环水加热器来回收冲渣水热量，通过设立喷淋塔来回收冲渣乏汽热量，同时设立蓄能水箱对热量进行消除波动处理，使热量输出稳定，而且通过设立冷热两用的吸收式热泵来实现冬季供暖和夏季制冷，增加能源利用率。

Description

高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统及其运行方式
技术领域
本发明涉及高炉排渣的余热回收的技术领域，尤其是涉及一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统及其运行方式。
背景技术
高炉排渣中含有大量的热量，占高炉总能耗的15～20％，通常采用冲渣循环水直接接触降温的方法来冷却排渣。高炉渣余热分为两部分，一部分通过水蒸发带入大气中，另一部分通过冲渣水带走，在沉淀池及渣水沟中散失，造成大量的热量浪费。
高炉通常周向均布4个渣铁出口，每2个渣铁口共用1个乏汽排放烟囱，1座小高炉有2个渣铁口，2个乏汽排放烟囱；每个烟囱会排放约1个小时，然后切换到对面的烟囱排放约1个小时；在整个乏汽产生过程中，因为高炉排渣工艺的缘故，渣流量并不平均，渣口开启和排渣末尾时段的渣量较小，中间会出现渣量的极大值，以3.5小时为一周期。
现有技术中的高炉排渣的余热回收方案基本都仅局限于对冲渣水增设宽流道等不容易堵塞的板换方式，将热量传递给供暖水。这种方式较为简单，但存在以下弊端：冲渣乏汽的热量没有得到回收；没有解决热量的间歇性问题，由于高炉排渣高峰期时间占总周期不足30％，导致出水温度波动很大，热量难以进一步应用；非供暖季不存在供暖水，系统没有开启的意义，热量大量浪费。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统，能够有效回收冲渣水和冲渣乏汽的热量，可以解决热量的间歇性问题，使热量得以进一步应用，同时可以实现冬季供暖和夏季制冷，进一步增加能源利用率。
本发明的目的之二在于提供一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统的运行方式，能够实现供暖排渣工况、供暖不排渣工况、制冷排渣工况以及制冷不排渣工况的分时段运行。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
第一方面，一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统，包括依次连接的蓄能水箱、吸收式热泵、循环水加热器以及喷淋塔；
所述蓄能水箱中的循环水进入所述吸收式热泵进行降温后，再进入所述循环水加热器与冲渣水进行换热升温，之后再进入所述喷淋塔与冲渣乏汽进行换热升温；
所述循环水加热器通过冲渣水回水泵与冲渣池连接，用以使冲渣池中的冲渣水进入到循环水加热器中进行换热降温；
所述喷淋塔通过引风机与冲渣池连接，用以使冲渣池中产生的冲渣乏汽进入到喷淋塔中进行换热降温；
所述冲渣池与高炉排渣口连接，用以使高炉排渣到冲渣池中进行冲渣；
所述高炉具有四个高炉排渣口，每两个高炉排渣口连接一个冲渣池，每个冲渣池通过引风机与一个喷淋塔连接。
进一步的，所述吸收式热泵包括蒸发器、吸收器、发生器以及冷凝器；
其中，所述吸收器与所述蒸发器连接，用以吸收蒸发器产生的热量；
所述吸收器通过溶液换热器与所述发生器连接，用以吸收发生器产生的热量；
所述冷凝器与所述发生器连接，用以吸收发生器产生的热量；
所述冷凝器通过减压装置与所述蒸发器连接。
进一步的，所述喷淋塔通过循环水回水泵与供暖水加热器连接，用以使喷淋后的循环水进入供暖水加热器，将热量传递给供暖水；
所述供暖水加热器回连至所述蓄能水箱，用以使传递给供暖水热量后的循环水回到蓄能水箱。
进一步的，所述供暖水加热器通过阀门与所述吸收式热泵连接，用以使供暖水依次经过所述热泵的吸收器、冷凝器进行升温。
所述循环水加热器与冷却塔连接，用以使循环水加热器中换热降温后的冲渣水进入冷却塔降温；
所述冲渣池通过冲渣水泵与所述冷却塔连接，用以使冲渣水进入冷却塔降温后进入冲渣池进行冲渣。
进一步的，所述冷却塔通过阀门与所述吸收式热泵连接，用以使冷却塔的底部的冲渣水依次经过所述热泵的吸收器、冷凝器进行升温，之后再回到冷却塔进行降温。
第二方面，一种上述任一项所述的余热回收系统的运行方式，包括以下步骤：
蓄能水箱中的循环水首先进入吸收式热泵进行降温，之后进入循环水加热器以吸收冲渣水的热量，然后进入喷淋塔中喷淋以吸收冲渣乏汽的热量；
其中，冲渣池中的冲渣水通过冲渣水回水泵进入到循环水加热器中；
冲渣池中产生的冲渣乏汽通过引风机进入到喷淋塔中；
高炉排渣通过排渣口进入到冲渣池中进行冲渣，得到冲渣水和冲渣乏汽。
进一步的，所述运行方式的供暖排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水首先进入吸收式热泵的蒸发器中进行降温，之后进入循环水加热器以吸收冲渣水的热量，然后进入喷淋塔中喷淋以吸收冲渣乏汽的热量，再通过循环水回水泵进入供暖水加热器以将热量传递给供暖水，最后回到蓄能水箱；
供暖水流程：供暖水经供暖水加热器吸收循环水热量后，再依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冲渣水流程：冷却塔塔底的冲渣水经冲渣水泵增压后进入冲渣池中进行冲渣，产生冲渣乏汽；
冲渣池中的冲渣水经过滤器过滤后，再通过冲渣水回水泵进入循环水加热器中以将热量传递给循环水，之后回到冷却塔中进一步降温；
冲渣乏汽经过喷淋塔被循环水喷淋降温后再排放；
热泵情况：热泵以钢厂内蒸汽或热水作为驱动热源，将循环水与驱动热源的热量加到供暖水上；
优选地，所述运行方式的供暖不排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水进入热泵的蒸发器进行降温，之后回到蓄能水箱；
供暖水流程：供暖水依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冲渣水流程：冲渣水不运行；
热泵情况：热泵以钢厂内蒸汽或热水作为驱动热源，将循环水与驱动热源的热量加到供暖水上。
进一步的，所述运行方式的制冷排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水首先进入吸收式热泵的发生器中进行降温，之后进入循环水加热器以吸收冲渣水的热量，然后进入喷淋塔中喷淋以吸收冲渣乏汽的热量，再回到蓄能水箱中；
冷却水流程：冷却塔塔底的冲渣水先经过冷却水泵，再依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冷冻水流程：冷冻水进入热泵的蒸发器，经过蒸发器降温后再出系统；
冲渣水流程：冷却塔塔底的冲渣水经冲渣水泵增压后进入冲渣池中进行冲渣，产生冲渣乏汽；
冲渣池中的冲渣水经过滤器过滤后，再通过冲渣水回水泵进入循环水加热器中以将热量传递给循环水，之后回到冷却塔中进一步降温；
冲渣乏汽经过喷淋塔被循环水喷淋降温后再排放；
热泵情况：热泵以循环水作为驱动热源，将冷冻水与循环水的热量加到冷却水上；
优选地，所述运行方式的制冷不排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水进入热泵的发生器进行降温，之后回到蓄能水箱；
冷却水流程：冷却塔塔底的冲渣水作为热泵的冷却水，先经过冷却水泵，再依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冷冻水流程：冷冻水进入热泵的蒸发器，经过蒸发器降温后再出系统；
冲渣水流程：冲渣水不运行；
热泵情况：热泵以循环水作为驱动热源，将冷冻水与循环水的热量加到冷却水上。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供的高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统，通过设立循环水加热器来回收冲渣水热量，通过设立喷淋塔来回收冲渣乏汽热量，因此能够同时回收冲渣水与冲渣乏汽的热量，回收热量更大；同时，本发明通过设立蓄能水箱对热量进行消除波动处理，使热量输出稳定，能够使冬季供暖水出水温度和夏季冷冻水出水温度均维持稳定，而且通过设立冷热两用的吸收式热泵来实现冬季供暖和夏季制冷，增加能源利用时间和能源利用率。本发明提供的余热回收系统，能够有效回收冲渣水和冲渣乏汽的热量，可以解决热量的间歇性问题，使热量得以进一步应用，同时可以实现冬季供暖和夏季制冷，进一步增加能源利用率。
本发明提供的高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统的运行方式，不仅能够同时回收冲渣水与冲渣乏汽的热量，回收热量更大，而且能够实现供暖排渣工况、供暖不排渣工况、制冷排渣工况以及制冷不排渣工况，运行灵活方便，能源利用率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施方式提供的高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统的连接示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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做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。
根据本发明的第一个方面，提供了一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统，包括依次连接的蓄能水箱、吸收式热泵、循环水加热器以及喷淋塔；
其中，蓄能水箱中的循环水进入吸收式热泵进行降温后，再进入循环水加热器与冲渣水进行换热升温，之后再进入喷淋塔与冲渣乏汽进行换热升温；
循环水加热器通过冲渣水回水泵与冲渣池连接，用以使冲渣池中的冲渣水进入到循环水加热器中进行换热降温；
喷淋塔通过引风机与冲渣池连接，用以使冲渣池中产生的冲渣乏汽进入到喷淋塔中进行换热降温；
冲渣池与高炉排渣口连接，用以使高炉排渣到冲渣池中进行冲渣；
所述高炉具有四个高炉排渣口，每两个高炉排渣口连接一个冲渣池，每个冲渣池通过引风机与一个喷淋塔连接。
本发明提供的高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统，通过设立循环水加热器来回收冲渣水热量，通过设立喷淋塔来回收冲渣乏汽热量，因此能够同时回收冲渣水与冲渣乏汽的热量，回收热量更大；同时，本发明通过设立蓄能水箱对热量进行消除波动处理，使热量输出稳定，能够使冬季供暖水出水温度和夏季冷冻水出水温度均维持稳定，而且通过设立冷热两用的吸收式热泵来实现冬季供暖和夏季制冷，增加能源利用时间和能源利用率。
由此可见，本发明提供的余热回收系统，能够有效回收冲渣水和冲渣乏汽的热量，可以解决热量的间歇性问题，使热量得以进一步应用，同时可以实现冬季供暖和夏季制冷，进一步增加能源利用率。
需要说明的是，本发明中的吸收式热泵包括但不限于蒸发器、吸收器、发生器以及冷凝器；
其中，吸收器与蒸发器连接，用以吸收蒸发器产生的热量；
吸收器通过溶液换热器与发生器连接，用以吸收发生器产生的热量；
冷凝器与发生器连接，用以吸收发生器产生的热量；
冷凝器通过减压装置与蒸发器连接。
本发明的余热回收系统，通过设立冷热两用的吸收式热泵来实现冬季供暖和夏季制冷，能够增加能源利用时间和能源利用率。
在一种优选的实施方式中，本发明中的喷淋塔通过循环水回水泵与供暖水加热器连接，用以使喷淋后的循环水进入供暖水加热器，从而将热量传递给供暖水；同时，供暖水加热器回连至蓄能水箱，用以使传递给供暖水热量后的循环水回到蓄能水箱。
在本发明中，供暖水加热器通过阀门与吸收式热泵连接，用以使供暖水依次经过吸收式热泵的吸收器、冷凝器进行升温。由此，供暖水先经过供暖水加热器进行升温，此后依次经过热泵的吸收器、冷凝器进行升温，共三次升温后再出系统。
在一种优选的实施方式中，循环水加热器与冷却塔连接，用以使循环水加热器中换热降温后的冲渣水进入冷却塔中进行降温；同时，冲渣池通过冲渣水泵与冷却塔连接，用以使冲渣水进入冷却塔降温后进入冲渣池进行冲渣。
冲渣水从冷却塔塔底出发，经过冲渣水泵增压，进入冲渣水池进行冲渣，温度迅速上升并产生冲渣乏汽，冲渣乏汽经过喷淋塔被循环水喷淋降温后排放；冲渣水则从经过过滤器，从冲渣水回水泵进入循环水加热器中将热量传递给循环水从而得到降温，此后冲渣水回到冷却塔进行进一步降温，循环往复。
在一种优选的实施方式中，冷却塔通过阀门与吸收式热泵连接，用以使冷却塔的底部的冲渣水依次经过吸收式热泵的吸收器、冷凝器进行升温，之后再回到冷却塔进行降温。
冷却塔的塔底的冲渣水先经过冷却水泵，然后依次经过热泵的吸收器、冷凝器进行升温，共二次升温后再回到冷却塔中进行降温。
一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的典型的余热回收系统，见图1(其中，泵与阀门仅绘出切换模式所需要的，其他仍有部分泵阀是显而易见必要的，这里不再绘制出来，例如泵的出口都应设置有阀门，蓄能水箱在吸收冲渣水和冲渣乏汽热量的过程中必然会使液位逐渐上升，应设置有排水泵定期排出)，包括依次连接的蓄能水箱、吸收式热泵、循环水加热器以及喷淋塔；
吸收式热泵包括蒸发器、吸收器、发生器以及冷凝器；其中，吸收器与蒸发器连接，用以吸收蒸发器产生的热量；吸收器通过溶液换热器与发生器连接，用以吸收发生器产生的热量；冷凝器与发生器连接，用以吸收发生器产生的热量；冷凝器通过减压装置与蒸发器连接；
循环水加热器通过冲渣水回水泵与冲渣池连接，用以使冲渣池中的冲渣水进入到循环水加热器中进行换热降温；
喷淋塔通过引风机与冲渣池连接，用以使冲渣池中产生的冲渣乏汽进入到喷淋塔中进行换热降温；
冲渣池与高炉排渣口连接，用以使高炉排渣到冲渣池中进行冲渣；
喷淋塔通过循环水回水泵与供暖水加热器连接，用以使喷淋后的循环水进入供暖水加热器，将热量传递给供暖水；供暖水加热器回连至蓄能水箱，用以使传递给供暖水热量后的循环水回到蓄能水箱；
供暖水加热器通过阀门与吸收式热泵连接，用以使供暖水依次经过热泵的吸收器、冷凝器进行升温；
循环水加热器与冷却塔连接，用以使循环水加热器中换热降温后的冲渣水进入冷却塔降温；冲渣池通过冲渣水泵与冷却塔连接，用以使冲渣水进入冷却塔降温后进入冲渣池进行冲渣；
冷却塔通过阀门与吸收式热泵连接，用以使冷却塔的底部的冲渣水依次经过所述热泵的吸收器、冷凝器进行升温，之后再回到冷却塔进行降温；
高炉具有四个排渣口，每两个排渣口连接一个冲渣池，每个冲渣池通过引风机与一个喷淋塔连接，具体为，将高炉排渣口分为ABCD四个，四个排渣口按照A→B→C→D→A的方式进行轮换排渣，循环往复，同一时间有且只有一个排渣口排渣，每次排渣之间都有约40分钟间隔，在这40分钟内全高炉都没有排渣；当排渣口A或C排渣时，相应的冲渣池1将进行冲渣，与之配套的相应装置开启运行以进行换热，即冲渣池1运行，因此引风机1、喷淋塔1运行，至于冲渣池2、引风机2以及喷淋塔2均不运行；当排渣口B或D排渣时，相应的冲渣池2将进行冲渣，与之配套的相应装置开启运行以进行换热，即冲渣池2运行，因此引风机2、喷淋塔2运行，至于冲渣池1、引风机1以及喷淋塔1均不运行；或者，当全高炉都没有进行排渣时，即冲渣池1和冲渣池2均不运行，因此引风机1和引风机2、喷淋塔1和喷淋塔2均不运行，而蓄能水箱和吸收式热泵则运行；
因此，根据上述排渣方式，以及余热用于制冷还是供暖，可以将系统运行的方式分为六种：供暖AC排渣工况、供暖BD排渣工况、供暖不排渣工况、制冷AC排渣工况、制冷BD排渣工况，以及制冷不排渣工况。
本发明的余热回收系统，在冬季供暖整体的切换模式循环为：
供暖AC排渣工况(60min，蓄能水箱升温)→供暖不排渣工况(40min，蓄能水箱降温)→供暖BD排渣工况(60min，蓄能水箱升温)→供暖不排渣工况(40min，蓄能水箱降温)→供暖AC排渣工况；
在夏季制冷整体的切换模式循环为：
制冷AC排渣工况(60min，蓄能水箱升温)→制冷不排渣工况(40min，蓄能水箱降温)→制冷BD排渣工况(60min，蓄能水箱升温)→制冷不排渣工况(40min，蓄能水箱降温)→制冷AC排渣工况。
本发明的余热回收系统设立两个喷淋塔主要是因为高炉的两个冲渣池一般距离十分遥远，若将两个冲渣池的乏汽聚拢到一个喷淋塔内，则烟道过长，阻力过大，应用可能性很低；同时，循环水之所以先经过循环水加热器与冲渣水换热，再经过喷淋塔与冲渣乏汽换热，是因为冲渣水的品味通常较低，一般在70℃以下，而冲渣乏汽则在瞬时有超过90℃的品味，因此循环水先与冲渣水换热，再与冲渣乏汽换热。
本发明的余热回收系统关于热泵在冬季供暖、夏季制冷的可行性：目前闭式热泵冷热两用已经进入工业化生产，实现起来并不困难；在冬季制热时，蓄热水箱一直在50℃左右波动，热泵的运行温度大概为：蒸发器在50℃左右、吸收器在60℃左右，发生器在130℃左右，冷凝器在80℃左右；在夏季制冷时，蓄热水箱一直在65℃左右波动，热泵的运行温度大概为：蒸发器在10℃左右，吸收器在30℃左右，发生器在65℃左右，冷凝器在40℃左右。热泵不需要调整内部的溴化锂浓度，只需要调整运行压力即可，在冬季供暖时，蒸发器、吸收器的内部压力约为12～15kPa.A，发生器、冷凝器的内部压力约为45～50kPa.A；在夏季制冷时，蒸发器、吸收器的内部压力约为1～2kPa.A，发生器、冷凝器的内部压力约为7～10kPa.A。由于夏季制冷的冷量需求小于冬季的热量需求，在热泵的设计选型上一般以冬季的制热模式为基准，因此在夏季的运行模式对于热泵来说不是优秀工况，夏季的输出功率与能量有效利用率都低于冬季。
根据本发明的第二个方面，提供了一种上述任一项所述的余热回收系统的运行方式，包括以下步骤：
蓄能水箱中的循环水首先进入吸收式热泵进行降温，之后进入循环水加热器以吸收冲渣水的热量，然后进入喷淋塔中喷淋以吸收冲渣乏汽的热量；
其中，冲渣池中的冲渣水通过冲渣水回水泵进入到循环水加热器中；
冲渣池中产生的冲渣乏汽通过引风机进入到喷淋塔中；
高炉排渣通过排渣口进入到冲渣池中进行冲渣，得到冲渣水和冲渣乏汽。
本发明提供的高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统的运行方式，不仅能够同时回收冲渣水与冲渣乏汽的热量，回收热量更大，而且能够实现供暖排渣工况、供暖不排渣工况、制冷排渣工况以及制冷不排渣工况，运行灵活方便，能源利用率高。
在一种优选的实施方式中，本发明余热回收系统运行方式的供暖排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水首先进入吸收式热泵的蒸发器中进行降温，之后进入循环水加热器以吸收冲渣水的热量，然后进入喷淋塔中喷淋以吸收冲渣乏汽的热量，再通过循环水回水泵进入供暖水加热器以将热量传递给供暖水，最后回到蓄能水箱；
供暖水流程：供暖水经供暖水加热器吸收循环水热量后，再依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冲渣水流程：冷却塔塔底的冲渣水经冲渣水泵增压后进入冲渣池中进行冲渣，产生冲渣乏汽；
冲渣池中的冲渣水经过滤器过滤后，再通过冲渣水回水泵进入循环水加热器中以将热量传递给循环水，之后回到冷却塔中进一步降温；
冲渣乏汽经过喷淋塔被循环水喷淋降温后再排放；
热泵情况：热泵以钢厂内蒸汽或热水作为驱动热源，将循环水与驱动热源的热量加到供暖水上。
在一种优选的实施方式中，本发明余热回收系统运行方式的供暖不排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水进入热泵的蒸发器进行降温，之后回到蓄能水箱；
供暖水流程：供暖水依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冲渣水流程：冲渣水不运行；
热泵情况：热泵以钢厂内蒸汽或热水作为驱动热源，将循环水与驱动热源的热量加到供暖水上。
在一种优选的实施方式中，本发明余热回收系统运行方式的制冷排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水首先进入吸收式热泵的发生器中进行降温，之后进入循环水加热器以吸收冲渣水的热量，然后进入喷淋塔中喷淋以吸收冲渣乏汽的热量，再回到蓄能水箱中；
冷却水流程：冷却塔塔底的冲渣水先经过冷却水泵，再依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冷冻水流程：冷冻水进入热泵的蒸发器，经过蒸发器降温后再出系统；
冲渣水流程：冷却塔塔底的冲渣水经冲渣水泵增压后进入冲渣池中进行冲渣，产生冲渣乏汽；
冲渣池中的冲渣水经过滤器过滤后，再通过冲渣水回水泵进入循环水加热器中以将热量传递给循环水，之后回到冷却塔中进一步降温；
冲渣乏汽经过喷淋塔被循环水喷淋降温后再排放；
热泵情况：热泵以循环水作为驱动热源，将冷冻水与循环水的热量加到冷却水上。
在一种优选的实施方式中，本发明余热回收系统运行方式的制冷不排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水进入热泵的发生器进行降温，之后回到蓄能水箱；
冷却水流程：冷却塔塔底的冲渣水作为热泵的冷却水，先经过冷却水泵，再依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冷冻水流程：冷冻水进入热泵的蒸发器，经过蒸发器降温后再出系统；
冲渣水流程：冲渣水不运行；
热泵情况：热泵以循环水作为驱动热源，将冷冻水与循环水的热量加到冷却水上。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明，实施例中的材料为根据现有方法制备而得，或直接从市场上购得。
实施例1
一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统，包括依次连接的蓄能水箱、吸收式热泵、循环水加热器以及喷淋塔；
蓄能水箱中的循环水进入吸收式热泵进行降温后，再进入循环水加热器与冲渣水进行换热升温，之后再进入喷淋塔与冲渣乏汽进行换热升温；
循环水加热器通过冲渣水回水泵与冲渣池连接，用以使冲渣池中的冲渣水进入到循环水加热器中进行换热降温；
喷淋塔通过引风机与冲渣池连接，用以使冲渣池中产生的冲渣乏汽进入到喷淋塔中进行换热降温；
冲渣池与高炉排渣口连接，用以使高炉排渣到冲渣池中进行冲渣；
其中，高炉具有四个高炉排渣口，每两个高炉排渣口连接一个冲渣池，每个冲渣池通过引风机与一个喷淋塔连接。
本实施例提供的余热回收系统，能够同时回收冲渣水与冲渣乏汽的热量，回收热量更大；设立的蓄能水箱能够对热量进行消除波动处理，使热量输出稳定，例如以2580m3高炉为例，设立400立方米的蓄能水箱，即可使水箱温度的周期波动控制在3～5℃之间，从而使冬季供暖水出水温度、夏季冷冻水出水温度都能够维持稳定；通过设立冷热两用的吸收式热泵来实现冬季供暖和夏季制冷，从而增加能源利用时间和能源利用率。
实施例2
一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统，见图1，包括依次连接的蓄能水箱、吸收式热泵、循环水加热器以及喷淋塔；
吸收式热泵包括蒸发器、吸收器、发生器以及冷凝器；其中，吸收器与蒸发器连接，用以吸收蒸发器产生的热量；吸收器通过溶液换热器与发生器连接，用以吸收发生器产生的热量；冷凝器与发生器连接，用以吸收发生器产生的热量；冷凝器通过减压装置与蒸发器连接；
循环水加热器通过冲渣水回水泵与冲渣池连接，用以使冲渣池中的冲渣水进入到循环水加热器中进行换热降温；
喷淋塔通过引风机与冲渣池连接，用以使冲渣池中产生的冲渣乏汽进入到喷淋塔中进行换热降温；
冲渣池与高炉排渣口连接，用以使高炉排渣到冲渣池中进行冲渣；
喷淋塔通过循环水回水泵与供暖水加热器连接，用以使喷淋后的循环水进入供暖水加热器，将热量传递给供暖水；供暖水加热器回连至蓄能水箱，用以使传递给供暖水热量后的循环水回到蓄能水箱；
供暖水加热器通过阀门与吸收式热泵连接，用以使供暖水依次经过热泵的吸收器、冷凝器进行升温；
循环水加热器与冷却塔连接，用以使循环水加热器中换热降温后的冲渣水进入冷却塔降温；冲渣池通过冲渣水泵与冷却塔连接，用以使冲渣水进入冷却塔降温后进入冲渣池进行冲渣；
冷却塔通过阀门与吸收式热泵连接，用以使冷却塔的底部的冲渣水依次经过所述热泵的吸收器、冷凝器进行升温，之后再回到冷却塔进行降温；
高炉排渣口分为ABCD四个，四个排渣口按照A→B→C→D→A的方式进行轮换排渣，循环往复，同一时间有且只有一个排渣口排渣，每次排渣之间都有约40分钟间隔，在这40分钟内全高炉都没有排渣；当排渣口A或C排渣时，相应的冲渣池1将进行冲渣，与之配套的相应装置开启运行以进行换热，即冲渣池1运行，因此引风机1、喷淋塔1运行，至于冲渣池2、引风机2以及喷淋塔2均不运行；当排渣口B或D排渣时，相应的冲渣池2将进行冲渣，与之配套的相应装置开启运行以进行换热，即冲渣池2运行，因此引风机2、喷淋塔2运行，至于冲渣池1、引风机1以及喷淋塔1均不运行；或者，当全高炉都没有进行排渣时，即冲渣池1和冲渣池2均不运行，因此引风机1和引风机2、喷淋塔1和喷淋塔2均不运行，而蓄能水箱和吸收式热泵则运行。
因此，基于上述排渣方式，以及余热用于制冷还是供暖，本实施例提供的余热回收系统的运行方式可以分为以下六种：
供暖AC排渣工况、供暖BD排渣工况、供暖不排渣工况、制冷AC排渣工况、制冷BD排渣工况，以及制冷不排渣工况。
实施例3
本实施例提供一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统的运行方式，利用实施例2的余热回收系统进行供暖AC排渣工况，在此工况下，冲渣池1运行，因此引风机1、喷淋塔1运行，同时蓄能水箱、吸收式热泵、循环水加热器、供暖水加热器、冷却塔及其配套的装置设备运行，而冲渣池2、引风机2、喷淋塔2及其配套的装置设备均不运行，包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水通过循环水泵，首先进入热泵的蒸发器，温度降低，再通过循环水加热器吸收冲渣水的热量，此后进入喷淋塔1进行喷淋，喷淋完成后通过循环水回水泵1去往供暖水加热器，将热量传递给供暖水，此后回到蓄能水箱，循环往复；
此过程属于循环水的取热过程，虽然循环水也会经过两级冷却，但由于冲渣过程热量很大，因此最终回到蓄能水箱时的温度仍然会高于出蓄能水箱的温度，此过程中蓄能水箱温度逐渐升高；
供暖水流程：供暖水先经过供暖水加热器升温，此后依次经过热泵的吸收器、冷凝器升温，共三次升温后出系统；
冲渣水流程：冲渣水从冷却塔底出发，经过冲渣水泵增压，进入冲渣池1进行冲渣，温度迅速上升并产生冲渣乏汽，冲渣乏汽经过喷淋塔1被循环水喷淋降温后再排放；冲渣水则经过滤器1，从冲渣水回水泵1进入循环水加热器中将热量传递给循环水从而降温，降温后的冲渣水回到冷却塔中进行进一步降温，循环往复。
热泵情况：热泵以钢厂内蒸汽或热水作为驱动热源，将循环水与驱动热源的热量加到供暖水上。
实施例4
本实施例提供一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统的运行方式，利用实施例2的余热回收系统进行供暖BD排渣工况，在此工况下，冲渣池2运行，因此引风机2、喷淋塔2运行，同时蓄能水箱、吸收式热泵、循环水加热器、供暖水加热器、冷却塔及其配套的装置设备运行，而冲渣池1、引风机1、喷淋塔1及其配套的装置设备均不运行，包括以下步骤：
此工况与上述供暖AC排渣工况仅在取热侧有所不同；
循环水流程：蓄能水箱中的循环水通过循环水泵，首先进入热泵的蒸发器，温度降低，再通过循环水加热器吸收冲渣水的热量，此后进入喷淋塔2进行喷淋，喷淋完成后通过循环水回水泵2去往供暖水加热器，将热量传递给供暖水，此后回到蓄能水箱，循环往复；
此过程属于循环水的取热过程，虽然循环水也会经过两级冷却，但由于冲渣过程热量很大，因此最终回到蓄能水箱时的温度仍然会高于出蓄能水箱的温度，此过程中蓄能水箱温度逐渐升高；
供暖水流程：供暖水先经过供暖水加热器升温，此后依次经过热泵的吸收器、冷凝器升温，共三次升温后出系统；
冲渣水流程：冲渣水从冷却塔底出发，经过冲渣水泵增压，进入冲渣池2进行冲渣，温度迅速上升并产生冲渣乏汽，冲渣乏汽经过喷淋塔2被循环水喷淋降温后排放；冲渣水则经过滤器2，从冲渣水回水泵2进入循环水加热器将热量传递给循环水从而降温，降温后的冲渣水回到冷却塔进行进一步降温，循环往复。
热泵情况：热泵以钢厂内蒸汽或热水作为驱动热源，将循环水与驱动热源的热量加到供暖水上。
实施例5
本实施例提供一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统的运行方式，利用实施例2的余热回收系统进行供暖不排渣工况，在此工况下，冲渣池1和冲渣池2均不运行，因此引风机1和引风机2、喷淋塔1和喷淋塔2均不运行、供暖水加热器、冷却塔以及相应的装置设备均不运行，仅蓄能水箱、吸收式热泵及其相应的装置设备运行，包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水通过循环水泵，进入热泵的蒸发器，温度降低，再回到蓄能水箱，此过程中蓄能水箱温度逐渐降低；
供暖水流程：供暖水依次经过热泵的吸收器、冷凝器升温，共2次升温后出系统；
冲渣水流程：冲渣水不运行；
热泵情况：热泵以钢厂内蒸汽或热水作为驱动热源，将循环水与驱动热源的热量加到供暖水上。
实施例6
本实施例提供一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统的运行方式，利用实施例2的余热回收系统进行制冷AC排渣工况，在此工况下，冲渣池1运行，因此引风机1、喷淋塔1运行，同时蓄能水箱、吸收式热泵、循环水加热器、冷却塔及其配套的装置设备运行，而冲渣池2、引风机2、喷淋塔2、供暖水加热器及其配套的装置设备均不运行，包括以下步骤：
此过程取热侧运行模式与供暖AC排渣工况相同；
循环水流程：蓄能水箱中的循环水通过循环水泵，首先进入热泵的发生器，温度降低，再通过循环水加热器吸收冲渣水的热量，此后进入喷淋塔1进行喷淋，喷淋完成后通过循环水回水泵1回到蓄能水箱，循环往复；
此过程属于循环水的取热过程，虽然循环水也会经过热泵发生器的冷却，但由于冲渣过程热量很大，因此最终回到蓄能水箱时的温度仍然会高于出蓄能水箱的温度，此过程中蓄能水箱温度逐渐升高；
冷却水流程：冷却塔塔底的水先经过冷却水泵，依次经过热泵的吸收器、冷凝器升温，共二次升温后回到冷却塔进行降温；
冷冻水流程：冷冻水进入热泵蒸发器，经过蒸发器降温后出系统；
冲渣水流程：冲渣水从冷却塔底出发，经过冲渣水泵增压，进入冲渣水池1进行冲渣，温度迅速上升并产生冲渣乏汽，冲渣乏汽经过喷淋塔1被循环水喷淋降温后排放；冲渣水则从经过过滤器1，从冲渣水回水泵1进入循环水加热器将热量传递给循环水从而降温，降温后的冲渣水回到冷却塔进行进一步降温，循环往复；
热泵情况：热泵以循环水作为驱动热源，将冷冻水与循环水的热量加到冷却水上。
实施例7
本实施例提供一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统的运行方式，利用实施例2的余热回收系统进行制冷BD排渣工况，在此工况下，冲渣池2运行，因此引风机2、喷淋塔2运行，同时蓄能水箱、吸收式热泵、循环水加热器、冷却塔及其配套的装置设备运行，而冲渣池1、引风机1、喷淋塔1、供暖水加热器及其配套的装置设备均不运行，包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水通过循环水泵，首先进入热泵的发生器，温度降低，再通过循环水加热器吸收冲渣水的热量，此后进入喷淋塔2进行喷淋，喷淋完成后通过循环水回水泵2回到蓄能水箱，循环往复；
此过程属于循环水的取热过程，虽然循环水也会经过热泵发生器的冷却，但由于冲渣过程热量很大，因此最终回到蓄能水箱时的温度仍然会高于出蓄能水箱的温度，此过程中蓄能水箱温度逐渐升高；
冷却水流程：冷却塔塔底的水先经过冷却水泵，依次经过热泵的吸收器、冷凝器升温，共二次升温后回到冷却塔进行降温；
冷冻水流程：冷冻水进入热泵蒸发器，经过蒸发器降温后出系统；
冲渣水流程：冲渣水从冷却塔底出发，经过冲渣水泵增压，进入冲渣水池2进行冲渣，温度迅速上升并产生冲渣乏汽，冲渣乏汽经过喷淋塔2被循环水喷淋降温后排放；冲渣水经过滤器2，从冲渣水回水泵2进入循环水加热器将热量传递给循环水从而降温，降温后的冲渣水回到冷却塔进行进一步降温，循环往复；
热泵情况：热泵以循环水作为驱动热源，将冷冻水与循环水的热量加到冷却水上。
实施例8
本实施例提供一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统的运行方式，利用实施例2的余热回收系统进行制冷不排渣工况，在此工况下，冲渣池1和冲渣池2均不运行，因此引风机1和引风机2、喷淋塔1和喷淋塔2均不运行、供暖水加热器以及相应的装置设备均不运行，仅蓄能水箱、吸收式热泵、冷却塔及其相应的装置设备运行，包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水通过循环水泵，进入热泵的发生器，温度降低，回到蓄能水箱，此过程中蓄能水箱温度逐渐降低；
冷却水流程：冷却塔塔底的水先经过冷却水泵，依次经过热泵的吸收器、冷凝器升温，共二次升温后回到冷却塔进行降温；
冷冻水流程：冷冻水进入热泵蒸发器，经过蒸发器降温后出系统；
冲渣水流程：冲渣水不运行；
热泵情况：热泵以循环水作为驱动热源，将冷冻水与循环水的热量加到冷却水上。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中未设置蓄能水箱，其余装置设备及其连接参考实施例1，得到余热回收系统。
与实施例1的余热回收系统相比，本对比例的余热回收系统因未设置蓄能水箱而导致热量输出不稳定，从而使冬季供暖水出水温度不稳定，夏季冷冻水出水温度不稳定。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中未设置吸收式热泵，其余装置设备及其连接参考实施例1，得到余热回收系统。
与实施例1的余热回收系统相比，本对比例的余热回收系统不能实现冬季供暖和夏季制冷的目的，导致能源利用率降低。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中未设置循环水加热器，其余装置设备及其连接参考实施例1，得到余热回收系统。
与实施例1的余热回收系统相比，本对比例的余热回收系统不能回收冲渣水的热量。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中未设置喷淋塔，其余装置设备及其连接参考实施例1，得到余热回收系统。
与实施例1的余热回收系统相比，本对比例的余热回收系统不能回收冲渣乏汽的热量。
试验例
以炉容为2580m3的高炉为例，冲渣工艺采用INBA法，运行时单日排渣量约1500吨，对实施例2的余热回收系统进行设计计算，计算边界如下：
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最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高炉冲渣水和冲渣乏汽的余热回收系统，其特征在于，包括依次连接的蓄能水箱、吸收式热泵、循环水加热器以及喷淋塔；
所述蓄能水箱中的循环水进入所述吸收式热泵进行降温后，再进入所述循环水加热器与冲渣水进行换热升温，之后再进入所述喷淋塔与冲渣乏汽进行换热升温；
所述循环水加热器通过冲渣水回水泵与冲渣池连接，用以使冲渣池中的冲渣水进入到循环水加热器中进行换热降温；
所述喷淋塔通过引风机与冲渣池连接，用以使冲渣池中产生的冲渣乏汽进入到喷淋塔中进行换热降温；
所述冲渣池与高炉排渣口连接，用以使高炉排渣到冲渣池中进行冲渣；
所述高炉具有四个高炉排渣口，每两个高炉排渣口连接一个冲渣池，每个冲渣池通过引风机与一个喷淋塔连接。
2.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述喷淋塔通过循环水回水泵与供暖水加热器连接，用以使喷淋后的循环水进入供暖水加热器，将热量传递给供暖水；
所述供暖水加热器回连至所述蓄能水箱，用以使传递给供暖水热量后的循环水回到蓄能水箱。
3.根据权利要求2所述的余热回收系统，其特征在于，所述供暖水加热器通过阀门与所述吸收式热泵连接，用以使供暖水依次经过所述热泵的吸收器、冷凝器进行升温。
4.根据权利要求1-3任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述循环水加热器与冷却塔连接，用以使循环水加热器中换热降温后的冲渣水进入冷却塔降温；
所述冲渣池通过冲渣水泵与所述冷却塔连接，用以使冲渣水进入冷却塔降温后进入冲渣池进行冲渣。
5.根据权利要求4所述的余热回收系统，其特征在于，所述冷却塔通过阀门与所述吸收式热泵连接，用以使冷却塔的底部的冲渣水依次经过所述热泵的吸收器、冷凝器进行升温，之后再回到冷却塔进行降温。
6.一种权利要求1-5任一项所述的余热回收系统的运行方式，其特征在于，包括以下步骤：
蓄能水箱中的循环水首先进入吸收式热泵进行降温，之后进入循环水加热器以吸收冲渣水的热量，然后进入喷淋塔中喷淋以吸收冲渣乏汽的热量；
其中，冲渣池中的冲渣水通过冲渣水回水泵进入到循环水加热器中；
冲渣池中产生的冲渣乏汽通过引风机进入到喷淋塔中；
高炉排渣通过排渣口进入到冲渣池中进行冲渣，得到冲渣水和冲渣乏汽。
7.根据权利要求6所述的运行方式，其特征在于，所述运行方式的供暖排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水首先进入吸收式热泵的蒸发器中进行降温，之后进入循环水加热器以吸收冲渣水的热量，然后进入喷淋塔中喷淋以吸收冲渣乏汽的热量，再通过循环水回水泵进入供暖水加热器以将热量传递给供暖水，最后回到蓄能水箱；
供暖水流程：供暖水经供暖水加热器吸收循环水热量后，再依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冲渣水流程：冷却塔塔底的冲渣水经冲渣水泵增压后进入冲渣池中进行冲渣，产生冲渣乏汽；
冲渣池中的冲渣水经过滤器过滤后，再通过冲渣水回水泵进入循环水加热器中以将热量传递给循环水，之后回到冷却塔中进一步降温；
冲渣乏汽经过喷淋塔被循环水喷淋降温后再排放；
热泵情况：热泵以钢厂内蒸汽或热水作为驱动热源，将循环水与驱动热源的热量加到供暖水上。
8.根据权利要求6所述的运行方式，其特征在于，所述运行方式的供暖不排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水进入热泵的蒸发器进行降温，之后回到蓄能水箱；
供暖水流程：供暖水依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冲渣水流程：冲渣水不运行；
热泵情况：热泵以钢厂内蒸汽或热水作为驱动热源，将循环水与驱动热源的热量加到供暖水上。
9.根据权利要求6所述的运行方式，其特征在于，所述运行方式的制冷排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水首先进入吸收式热泵的发生器中进行降温，之后进入循环水加热器以吸收冲渣水的热量，然后进入喷淋塔中喷淋以吸收冲渣乏汽的热量，再回到蓄能水箱中；
冷却水流程：冷却塔塔底的冲渣水先经过冷却水泵，再依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冷冻水流程：冷冻水进入热泵的蒸发器，经过蒸发器降温后再出系统；
冲渣水流程：冷却塔塔底的冲渣水经冲渣水泵增压后进入冲渣池中进行冲渣，产生冲渣乏汽；
冲渣池中的冲渣水经过滤器过滤后，再通过冲渣水回水泵进入循环水加热器中以将热量传递给循环水，之后回到冷却塔中进一步降温；
冲渣乏汽经过喷淋塔被循环水喷淋降温后再排放；
热泵情况：热泵以循环水作为驱动热源，将冷冻水与循环水的热量加到冷却水上。
10.根据权利要求6所述的运行方式，其特征在于，所述运行方式的制冷不排渣工况包括以下步骤：
循环水流程：蓄能水箱中的循环水进入热泵的发生器进行降温，之后回到蓄能水箱；
冷却水流程：冷却塔塔底的冲渣水作为热泵的冷却水，先经过冷却水泵，再依次经过热泵的吸收器和冷凝器进行升温；
冷冻水流程：冷冻水进入热泵的蒸发器，经过蒸发器降温后再出系统；
冲渣水流程：冲渣水不运行；
热泵情况：热泵以循环水作为驱动热源，将冷冻水与循环水的热量加到冷却水上。
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