沖渣工藝
在高溫熔融狀態下,高爐礦渣經過用水急速冷卻而成為粒化泡沫形狀的水渣,呈乳白色,其質輕而鬆脆、多孔、易磨成細粉。它是泡沫矽酸鹽建築製品和礦渣吸音磚及隔熱層、吸水層的鬆軟材料。
若水溫高,沖渣時要產生大量的泡沫渣、渣棉和大量蒸汽,對水渣輸送、渣沉澱和渣濾池的工作不利;且工作環境差;水溫高水泵還會出現氣蝕現象,降低泵的出力,影響泵的使用壽命;易產生人身事故,設備也易損壞,維修也困難。沖渣水壓大,沖渣時易產生渣棉,渣棉不易沉澱去除,進入渣濾池後易堵塞濾層,影響濾池的能力。根據生產經驗,一般使用的壓力為0.12~0.15MPa較合適。
沖渣水餘熱利用
高爐沖渣池是冶煉過程中最末端工藝,高爐煉鐵後產生的大量高溫爐渣通過沖渣水進行冷卻,在這個過程中能夠產生大量溫度在70~85℃的熱水。高爐沖渣水低溫餘熱具有熱源溫度較低、流量大的特點,將其回收利用既能節約能源,又能保護環境。對沖渣水餘熱的回收方式主要有兩種:一是利用沖渣水採暖或洗浴用水;二是沖渣水餘熱發電。利用沖渣水採暖或洗浴用水,已廣泛被一些北方的鋼廠採用,並帶來一定的經濟效益。而沖渣水餘熱發電技術還處於研究實驗階段。
採暖
高爐沖渣水採暖是比較成熟的技術,其基本工藝流程為:高爐沖渣水通過沖渣水泵輸送至換熱站,然後經過沖渣水過濾器將沖渣水中的固體顆粒和懸浮物過濾,再通過換熱器與採暖水換熱回到沖渣池中。另外,該項技術還需考慮高爐檢修的情況,需備用蒸汽-水換熱器或者鍋爐用於應對高爐檢修情況下的居民供暖,保證供暖質量的穩定。
低溫餘熱發電
高爐沖渣水具有餘熱量大、品位低的特點。對於低溫餘熱發電,比較廣泛受到認可的方式是利用低沸點工質,和螺桿膨脹機進行發電。
採用低沸點工質是由於水在80℃不具有膨脹性。採用螺桿膨脹機是由於該設備具有熱源使用範圍廣、變工況能力優越、維護費用低和不存在重大安全隱患的特點,適合高爐沖渣水溫度不穩定、溫度低的特性。
螺桿膨脹機發電做功流程為:高壓氣體由吸氣口進入陰、陽螺桿齒間膨脹推動陰、陽螺桿反向旋轉做功。具體工藝流程為:工質通過換熱器與沖渣水換熱形成蒸汽,進入螺桿膨脹機膨脹做功,帶動發電機轉動發電,做功後工質變成低壓蒸汽進入冷凝器放出熱量,變成低溫低壓液體工質,然後由工質泵送至換熱器中吸熱,再次變成蒸汽進入螺桿膨脹機做功,工質在此循環過程中完成朗肯循環,將熱水中的熱量源源不斷地提取出來,生成高品位的電能。但是低溫餘熱發電最大的瓶頸在於發電效率低,建設成本高,每千瓦建設成本約需2萬元,投資回收期長,要大規模推廣此項技術,還需提高發電效率和降低建設成本。