一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統及方法
2023-10-22 22:16:17 6
專利名稱：一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統及方法
一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統及方法技術領域
本發明屬於汙水過濾技術領域，尤其涉及一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統及方法。
背景技術：
目前，我國普遍採用燃煤為主的集中供熱和區域鍋爐供暖兩種方式。集中供熱主要由大型熱電廠或熱力公司提供蒸汽或熱水作為熱源，通過各換熱站向小區供熱，對大型熱電廠來說，利用電廠餘熱提供熱源，運行經濟性較好，但城市熱網建設投資大，周期長，並且存在電力負荷與供熱負荷的匹配問題，供熱負荷不易調節；區域鍋爐供暖主要由區域鍋爐房提供熱源，需進行鍋爐房、煤場、熱力管道等建設，投資大，站地面積大，鍋爐排放大量 SO2, NOx等有害氣體及(X)2等溫室氣體，造成環境汙染。
高爐渣是煉鐵生產過程的主要副產品，每生產1噸生鐵要副產0. 3 0. 6噸左右的高爐渣。當前，鋼鐵企業普遍採用INBA法水衝渣工藝高爐爐渣經熔渣溝進入粒化塔，被粒化箱噴出的帶壓高速水流快速淬冷和粒化，形成顆粒狀水渣，粒化產生的渣水混合物，從粒化塔經連接件流進能夠自動調整轉速的旋轉脫水轉鼓進行渣水分離，水渣由通過轉鼓中心的皮帶運輸至堆渣場裝車外運。水和細渣則透過濾網進入下部的沉澱池，細渣沉澱後經底流泵再打到連接件內進入轉鼓再次分離，而水則通過熱水槽溢流進入熱水池，經熱水泵提升至冷水塔進行冷卻，再由衝渣泵送至粒化箱繼續衝渣，循環使用。衝渣水吸收爐渣的熱量，自身溫度升高，達到飽和溫度時，部分衝渣水汽化，蒸汽攜帶大量熱量通過煙 排出。高爐渣溫度高達1550°C，每噸渣約含有0. 04 0. 06噸標準煤的顯熱，以2008年我國高爐渣排量高達2億噸計算，每年造成1千萬噸標準煤左右的熱量浪費，還產生40萬噸的&S、S& 等有害氣體排放。發明內容
本發明的目的在於提供一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統及方法，有效回收高爐衝渣水餘熱，向用戶供暖，達到節能減排的目的。
為達到上述技術目的，本發明所提出的一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統採用以下技術方案實現一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統，包括高爐衝渣系統、沉澱池、吸水池、第一渣漿泵、過濾器、換熱器和供暖泵，所述高爐衝渣系統的衝渣水出口與所述沉澱池連通，所述沉澱池與所述吸水池連通，所述第一渣漿泵的進水口與所述吸水池連通， 其出水口與所述過濾器的衝渣水入口連通，所述過濾器的衝渣水出口與所述換熱器的第一進水口連通，所述供暖泵的二次供暖水出水口與所述換熱器的第二進水口連通。
在本發明利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統的技術方案中，還具有如下附加技術特徵所述餘熱供暖系統還包括第二渣漿泵，所述過濾器為全自動反衝洗纖維束過濾器，包括罐體，所述罐體還連通有浮渣排出管道、反衝洗水入口和反衝洗水出口，以及用於檢測纖維束濾層的上、下部壓差的差壓變速器，所述第二渣漿泵與所述過濾器的反衝洗水入口連通，所述纖維束濾層的上部連接所述差壓變送器的出水壓力接口，所述纖維束濾層的下部連接所述差壓變送器的進水壓力接口，所述差壓變速器連接有控制系統，所述全自動纖維束反衝洗過濾器的衝渣水入口、衝渣水出口、反衝洗水入口和反衝洗水出口上均設有電動調節閥。
所述浮渣排出管道由所述罐體的頂端延伸至下部底端，其頂端連接處和底端浮渣出口處均設有閥門。
所述纖維束濾層的濾芯採用改性丙綸和聚丙烯纖維的混合料，單根纖維束的直徑為10 20 μ m，長度為1 2m，孔隙率為90 98%，纖維束中相鄰纖維間距為5 15mm。
所述全自動纖維束反衝洗過濾器的衝渣水入口和反衝洗水出口共同設置在由所述罐體的下部連通所述罐體內部的第一管道上，所述全自動纖維束反衝洗過濾器的衝渣水出口和反衝洗水入口共同設置在由所述罐體的上部連通所述罐體內部的第二管道上。
為達到上述技術目的，本發明所提出的一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的方法採用以下技術方案實現一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的方法，包括如下步驟(1)高爐衝渣系統衝渣後渣水分離產生80 90°C的衝渣水，從高爐衝渣系統的衝渣水出口流入沉澱池，進行一級沉澱，去除衝渣水中大顆粒渣後流至吸水池，吸水池內衝渣水懸浮物SS濃度為80 100mg/L ；(2)第一渣漿泵從吸水池抽取衝渣水，並經過濾器的衝渣水入口通入過濾器過濾，濾掉衝渣水中的小顆粒雜質，此時，過濾器內衝渣水懸浮物SS濃度為5 20mg/L ；(3)經步驟(2)過濾後的衝渣水由過濾器的衝渣水出口流出，並經換熱器的第一進水口進入換熱器，供暖泵將二次供暖水加壓後經換熱器的第二進水口進入換熱器，並與進入換熱器的衝渣水進行換熱；(4)換熱後的衝渣水回流至高爐衝渣系統，換熱後的二次供暖水進入供暖循環系統進行供暖。
在本發明利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的方法的技術方案中，還具有如下附加技術特徵所述餘熱供暖系統還包括第二渣漿泵，所述過濾器為全自動反衝洗纖維束過濾器，包括罐體，所述罐體還連通有浮渣排出管道、反衝洗水入口和反衝洗水出口，以及用於檢測纖維束濾層的上、下部壓差的差壓變速器，所述第二渣漿泵與所述過濾器的反衝洗水入口連通，所述纖維束濾層的上部連接所述差壓變送器的出水壓力接口，所述纖維束濾層的下部連接所述差壓變送器的進水壓力接口，所述差壓變速器連接有控制系統，所述全自動纖維束反衝洗過濾器的衝渣水入口、衝渣水出口、反衝洗水入口和反衝洗水出口上均設有電動調節閥；在步驟(2)過濾運行過程中，當全自動纖維束反衝洗過濾器的纖維束濾層的上、下部壓差達到控制系統中設定值時，控制系統控制全自動纖維束反衝洗過濾器進行定壓全自動反衝洗。
定壓全自動反衝洗的具體實現方式是在控制系統中輸入控制程序和纖維束濾層的上、下部壓差設定值，差壓變送器通過其出水壓力接口和進水壓力接口檢測纖維束濾層的上、下部壓差，並將檢測到的壓差信號傳送至控制系統進行實時處理，並與纖維束濾層的上、下部壓差設定值進行比較，達到設定值時，控制系統發出開關指令控制信號至各電動調節閥控制衝渣水入口和衝渣水出口關閉、反衝洗水入口和反衝洗水出口打開，第二渣漿泵抽取反衝洗水，反衝洗水通過反衝洗入口進入罐體內部實現反衝洗，反衝洗後反衝洗水由反衝洗出口排出。
所述纖維束濾層的上、下部壓差設定值為0. 03 0. 05MPa。
反衝洗水壓力為0. 3 0. 4MPa，反衝洗時間為5 20min。
與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是1、本發明充分利用高爐衝渣水餘熱進行供暖，投資成本低、回收周期短，且與現有的鍋爐燃煤供暖相比，沒有S02、NOx, CO2等氣體排放，具有節能環保的優點；2、在過濾過程中，渣棉等低密度爐渣纖維進入浮渣排出管道而排出過濾器，能夠有效避免其進入下遊換熱器造成堵塞、影響換熱效果的問題；3、本發明採用全自動反衝洗纖維束過濾器對高爐衝渣水進行過濾，過濾器連接差壓變速器，並設置控制系統，可使本發明實現定壓全自動反衝洗，能夠及時快速地恢復過濾器的過濾能力， 保證其過濾效果，且過濾速度快、效果好、投資小、佔地面積小。
圖1為本發明實施例一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統的結構示意圖； 圖2為本發明實施例中全自動反衝洗纖維束過濾器的結構示意圖；圖3為本發明實施例一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的方法的工藝流程圖； 其中1、高爐衝渣系統；2、沉澱池；3、吸水池；4、第一渣漿泵；5、過濾器；5-1、衝渣水入口 ；5-2、衝渣水出口 ；5-3、支撐腿；5-4、罐體；5-5、纖維束濾層；5-6、上固定濾板；5-7、 下活動濾板；5-8、浮渣排出管道；5-9、反衝洗水入口 ；5-10、反衝洗水出口 ；6、換熱器；7、供暖泵；8、第二渣漿泵；9、差壓變速器；9-1、出水壓力接口 ；9-2、進水壓力接口 ；10、控制系統；11、電動調節閥；12、渣粒出口 ；13、導向杆；14、調節閥；15、檢查口 ；16、第一管道；17、 第二管道。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例1參照圖1和圖2所示，本實施例一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統，包括高爐衝渣系統1、沉澱池2、吸水池3、第一渣漿泵4、過濾器5、換熱器6和供暖泵7，高爐衝渣系統採用現有INBA法水衝渣工藝所使用的衝渣系統，其衝渣水出口與沉澱池2連通，沉澱池2與吸水池3連通，第一渣漿泵4的進水口與吸水池3連通，其出水口與過濾器5的衝渣水入口 5-1連通，過濾器5的衝渣水出口 5-2與換熱器6的第一進水口連通，供暖泵7的二次供暖水出水口與換熱器6的第二進水口連通。其中，吸水池3用於儲存和二次沉澱經沉澱池2 沉澱後的衝渣水，並將衝渣水通入過濾器5，以便除去更小粒徑渣粒及懸浮物；過濾器5可採用現有纖維束過濾器、自清洗過濾器、不鏽鋼刷式過濾器等中的一種；換熱器6可採用板式換熱器、管式換熱器等中的一種。
參照圖3所示，本實施例還提出了一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的方法，包括如下步驟(1)高爐流出的1450°C高爐渣經高爐衝渣系統1中初始溫度為65°C、初始壓力為 0. 35GPA的高壓水擊碎後，快速冷卻破碎成水冷渣，經滾筒渣水分離後，水冷渣由皮帶機輸送到渣場，用於水泥添加料或其它用途，渣水分離產生的85°C衝渣水，從高爐衝渣系統1的衝渣水出口流入沉澱池2，進行一級沉澱，去除衝渣水中大顆粒渣後流至吸水池，吸水池3 內衝渣水懸浮物SS濃度為80mg/L ；(2)第一渣漿泵4從吸水池3抽取衝渣水，抽取的衝渣水流速為40m3/h，經過濾器5的衝渣水入口 5-1通入過濾器5內過濾，濾掉衝渣水中的小顆粒雜質，此時，過濾器5內衝渣水懸浮物SS濃度為10mg/L ；(3)經步驟(2)過濾後的衝渣水由過濾器5的衝渣水出口5-2流出，並經換熱器6的第一進水口進入換熱器6，衝渣水初始溫度為75°C，同時供暖泵7將溫度為55°C二次供暖水加壓後經換熱器6的第二進水口進入換熱器6，並與進入換熱器6的衝渣水進行熱交換；(4)熱交換後衝渣水溫度為65°C，並回流至高爐衝渣系統1以循環利用；熱交換後的二次供暖水溫度為65°C，進入供暖循環系統，用於用戶供暖，第一渣漿泵4抽取的衝渣水與供暖泵7抽取的二次供暖水的體積比為1:1;為使在使用一段時間後對過濾器5進行反衝洗，除去滯留在過濾器5內的雜質等，保證其過濾效果，本實施例餘熱供暖系統還包括第二渣漿泵8，且過濾器5採用全自動反衝洗纖維束過濾器，所謂全自動反衝洗纖維束過濾器，其包括由支撐腿5-3固定支撐的罐體5-4， 罐體5-4內豎直設置有纖維束濾層5-5和水平設置的上固定濾板5-6及下活動濾板5-7，上固定濾板5-6的周邊焊接在罐體5-4內壁靠上部位置處，纖維束濾層5-5的上端焊接在上固定濾板5-6上，下端焊接在下活動濾板5-7上，罐體5-4上除設置有衝渣水入口 5-1和衝渣水出口 5-2外，在罐體5-4上還連接有浮渣排出管道5-8、反衝洗水入口 5-9和反衝洗水出口 5-10，以及用於檢測纖維束濾層5-5的上、下部壓差的差壓變速器9。其中，衝渣水入口 5-1和反衝洗水出口 5-6設置在罐體5-4的下部，衝渣水出口 5-2和反衝洗水入口 5_5 位於罐體5-4的上部。第二渣漿泵8與反衝洗水入口 5-9連通，纖維束濾層5-5的上部連接差壓變送器9的出水壓力接口 9-1，纖維束濾層5-5的下部連接差壓變送器9的進水壓力接口 9-2，差壓變速器9連接有控制系統10，衝渣水入口 5-5、衝渣水出口 5-6、反衝洗水入口 5-9和反衝洗水出口 5-10上均設有電動調節閥11。
在過濾過程中，高爐衝渣水由罐體5-4下部衝渣水入口 5-5進入，在水壓作用下， 下活動濾板5-7推動纖維束濾層5-5的下端向上運動使纖維束濾層5-5壓緊，過濾高爐衝渣水，濾掉的渣粒從罐體5-4底部的渣粒出口 12排出，未被濾掉的渣棉等低密度爐渣纖維進入罐體5-4上部，渣水流速降低時爐渣纖維漂浮在罐體5-4內衝渣水的上表面，並經浮渣排出管道5-8排出罐體5-4，實現浮渣自排；為對下活動濾板5-7的上下運動起到導向作用，防止其在水壓下翻轉，罐體5-4內設有多根豎嚮導向杆13，導向杆13穿過上固定濾板 5-6和下活動濾板5-7的濾孔，頂端和底端分別焊接在罐體5-4的內壁上。在控制系統13 中輸入控制程序和纖維束濾層5-5的上、下部壓差設定值為0. 03MPa。在本實施例過濾器運行過程中，差壓變速器9實時檢測其出水壓力接口 9-1、進水壓力接口 9-2間壓差變化，將檢測到的壓差信號傳送至控制系統10進行實時處理，並與纖維束濾層5-5的上、下部壓差設定值進行比較，當兩接口間壓差達到設定值0. 03MPa時，控制系統10發出開關指令控制信號至各電動調節閥11，從而控制衝渣水入口 5-5、衝渣水出口 5-6關閉，同時控制反衝洗水入口 5-9和反衝洗水出口 5-10打開，反衝洗水通過連通於罐體5-4上部的反衝洗入口 5-7 進入罐體5-4內部從上至下對纖維束濾層5-5進行反衝洗，反衝洗水壓力為0. 3MPa,反衝洗時間為lOmin，反衝洗後反衝洗水由反衝洗出口 5-8排出。
為便於爐渣纖維浮渣排出收集處理，本實施例中浮渣排出管道5-8由罐體5-4的頂端延伸至下部底端，呈倒L狀，其頂端連接處和底端浮渣出口處均設有調節閥14，過濾過程中，調節閥14打開，浮渣從浮渣排出管道5-8排出。
本實施例中纖維束濾層5-5的濾芯採用改性丙綸和聚丙烯纖維的混合料，體積比為1:1，單根纖維束的直徑為15 μ m，長度為1. 35m，孔隙率為95%，纖維束中相鄰纖維間距為 IOmm0
為便於觀察本實施例中罐體5-4內部纖維束使用情況，罐體5-4上設有檢查口 15， 檢查口 15位於罐體5-4下部靠近底端處，過濾器5使用一段時間後，打開檢查口 15，更換纖維束濾層5-5的纖維束，通過檢查口 15，還可以進行罐體5-4內底部濾渣清理。
衝渣水入口 5-5和反衝洗水出口 5-10共同設置在第一管道16上，第一管道16於罐體5-4的下部處連接罐體5-4並連通其內部，衝渣水出口 5-6和反衝洗水入口 5-9共同設置在第二管道17上，第二管道17於罐體5-4的上部處連接罐體5-4並連通其內部。這樣一來，高爐衝渣水和反衝洗水共用流通管道，簡化了結構。
實施例2與上述實施例不同的是，本實施例中纖維束濾層5-5的上、下部壓差設定值為 0. 05MPa,反衝洗水壓力為0. 4MPa,反衝洗時間為20min，單根纖維束的直徑為20 μ m,長度為2m，孔隙率為98%，纖維束中相鄰纖維間距為15mm。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。
權利要求
1.一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統，其特徵在於，包括高爐衝渣系統、沉澱池、 吸水池、第一渣漿泵、過濾器、換熱器和供暖泵，所述高爐衝渣系統的衝渣水出口與所述沉澱池連通，所述沉澱池與所述吸水池連通，所述第一渣漿泵的進水口與所述吸水池連通，其出水口與所述過濾器的衝渣水入口連通，所述過濾器的衝渣水出口與所述換熱器的第一進水口連通，所述供暖泵的二次供暖水出水口與所述換熱器的第二進水口連通。
2.根據權利要求1所述的利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統，其特徵在於，所述餘熱供暖系統還包括第二渣漿泵，所述過濾器為全自動反衝洗纖維束過濾器，包括罐體，所述罐體還連通有浮渣排出管道、反衝洗水入口和反衝洗水出口，以及用於檢測纖維束濾層的上、 下部壓差的差壓變速器，所述第二渣漿泵與所述過濾器的反衝洗水入口連通，所述纖維束濾層的上部連接所述差壓變送器的出水壓力接口，所述纖維束濾層的下部連接所述差壓變送器的進水壓力接口，所述差壓變速器連接有控制系統，所述全自動纖維束反衝洗過濾器的衝渣水入口、衝渣水出口、反衝洗水入口和反衝洗水出口上均設有電動調節閥。
3.根據權利要求2所述的利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統，其特徵在於，所述浮渣排出管道由所述罐體的頂端延伸至下部底端，其頂端連接處和底端浮渣出口處均設有閥門。
4.根據權利要求3所述的利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統，其特徵在於，所述纖維束濾層的濾芯採用改性丙綸和聚丙烯纖維的混合料，單根纖維束的直徑為10 20 μ m，長度為1 2m，孔隙率為90 98%，纖維束中相鄰纖維間距為5 15mm。
5.根據權利要求4所述的利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統，其特徵在於，所述全自動纖維束反衝洗過濾器的衝渣水入口和反衝洗水出口共同設置在由所述罐體的下部連通所述罐體內部的第一管道上，所述全自動纖維束反衝洗過濾器的衝渣水出口和反衝洗水入口共同設置在由所述罐體的上部連通所述罐體內部的第二管道上。
6.一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)高爐衝渣系統衝渣後渣水分離產生80 90°C的衝渣水，從高爐衝渣系統的衝渣水出口流入沉澱池，進行一級沉澱，去除衝渣水中大顆粒渣後流至吸水池，吸水池內衝渣水懸浮物SS濃度為80 100mg/L ；(2)第一渣漿泵從吸水池抽取衝渣水，並經過濾器的衝渣水入口通入過濾器過濾，濾掉衝渣水中的小顆粒雜質，此時，過濾器內衝渣水懸浮物SS濃度為5 20mg/L ；(3)經步驟(2)過濾後的衝渣水由過濾器的衝渣水出口流出，並經換熱器的第一進水口進入換熱器，供暖泵將二次供暖水加壓後經換熱器的第二進水口進入換熱器，並與進入換熱器的衝渣水進行換熱；(4)換熱後的衝渣水回流至高爐衝渣系統，換熱後的二次供暖水進入供暖循環系統進行供暖。
7.根據權利要求6所述的餘熱供暖的方法，其特徵在於所述餘熱供暖系統還包括第二渣漿泵，所述過濾器為全自動反衝洗纖維束過濾器，包括罐體，所述罐體還連通有浮渣排出管道、反衝洗水入口和反衝洗水出口，以及用於檢測纖維束濾層的上、下部壓差的差壓變速器，所述第二渣漿泵與所述過濾器的反衝洗水入口連通，所述纖維束濾層的上部連接所述差壓變送器的出水壓力接口，所述纖維束濾層的下部連接所述差壓變送器的進水壓力接口，所述差壓變速器連接有控制系統，所述全自動纖維束反衝洗過濾器的衝渣水入口、衝渣水出口、反衝洗水入口和反衝洗水出口上均設有電動調節閥；在步驟(2)過濾運行過程中， 當全自動纖維束反衝洗過濾器的纖維束濾層的上、下部壓差達到控制系統中設定值時，控制系統控制全自動纖維束反衝洗過濾器進行定壓全自動反衝洗。
8.根據權利要求7所述的餘熱供暖的方法，其特徵在於定壓全自動反衝洗的具體實現方式是在控制系統中輸入控制程序和纖維束濾層的上、下部壓差設定值，差壓變送器通過其出水壓力接口和進水壓力接口檢測纖維束濾層的上、下部壓差，並將檢測到的壓差信號傳送至控制系統進行實時處理，並與纖維束濾層的上、下部壓差設定值進行比較，達到設定值時，控制系統發出開關指令控制信號至各電動調節閥控制衝渣水入口和衝渣水出口關閉、反衝洗水入口和反衝洗水出口打開，第二渣漿泵抽取反衝洗水，反衝洗水通過反衝洗入口進入罐體內部實現反衝洗，反衝洗後反衝洗水由反衝洗出口排出。
9.根據權利要求8所述的餘熱供暖的方法，其特徵在於所述纖維束濾層的上、下部壓差設定值為0. 03 0. 05MPa。
10.根據權利要求9所述的餘熱供暖的方法，其特徵在於反衝洗水壓力為0.3 0. 4MPa,反衝洗時間為5 20min。
全文摘要
本發明提供一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統及方法，有效回收高爐衝渣水餘熱，向用戶供暖，達到節能減排的目的。一種利用高爐渣衝渣水餘熱供暖的系統，包括高爐衝渣系統、沉澱池、吸水池、第一渣漿泵、過濾器、換熱器和供暖泵，高爐衝渣系統的衝渣水出口與沉澱池連通，沉澱池與吸水池連通，第一渣漿泵的進水口與吸水池連通，其出水口與過濾器的衝渣水入口連通，過濾器的衝渣水出口與換熱器的第一進水口連通，供暖泵的二次供暖水出水口與換熱器的第二進水口連通。本發明充分利用高爐衝渣水餘熱進行供暖，投資成本低、回收周期短，且與現有的鍋爐燃煤供暖相比，沒有SO2、NOX、CO2等氣體排放，具有節能環保的優點。
文檔編號C21B7/14GK102517411SQ201110428298
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者儀垂傑, 周揚民 申請人:青島理工大學