專利名稱：利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖系統及方法
技術領域：
本發明屬于工業污水余熱利用和供暖技術領域，具體涉及一種利用底濾池過濾高爐沖渣水后進行余熱供暖的高爐沖渣水余熱供暖系統及方法。
背景技術：
目前，我國普遍采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，利用電廠余熱提供熱源，運行經濟性較好，但城市熱網建設投資大，周期長，并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，占地面積大，鍋爐排放大量 SO2, NOx等有害氣體及(X)2等溫室氣體，造成環境污染。煉鐵生產過程中，焦炭在高爐內部燃燒，將鐵礦石融化并產生還原反應，產生 1450°C左右的鐵水和高爐渣。高爐渣和鐵水經分離后，鐵水進入煉鋼等下一個生產流程；高爐渣是主要的副產品，需要從高爐流出，并進行處理，如果1450°C的高爐渣經過水沖渣急速冷卻，得到的高爐渣是良好的制取水泥的材料，如果不進行水沖渣急速冷卻，得到的是像石頭一樣的廢物。因此，鋼鐵企業普遍采用水沖渣工藝對1450°C的高爐渣進行冷卻。高爐沖渣過程，沖渣水吸收高爐渣的熱量，自身溫度升高達80°C以上，高爐沖渣水經渣池沉淀、散熱后再用于高爐沖渣，帶走的熱量每年高達1000萬噸標準煤。回收高爐沖渣水的余熱進行供暖，不但解決了冬季供暖的熱源問題，還減少了沖渣水的消耗，是目前高爐沖渣水余熱利用的有效途徑。現有高爐沖渣水余熱供暖系統一般包括高爐沖渣系統、過濾水池、吸水池、渣漿泵、供暖泵、換熱器和沖渣水泵，高爐沖渣水進入過濾水池，過濾后進入下方的吸水池，渣漿泵從吸水池上游抽去沖渣水，并進入換熱器與二次供暖水進行熱交換，熱交換后的高爐沖渣水回流至吸水池下游沖渣水泵吸水口的負壓區，并經沖渣水泵加壓后進入水沖渣系統， 熱交換后的二次供暖水進入供暖循環系統，用于用戶供暖。其中過濾水池主要采用普通水池，沖渣水流入過濾水池后，渣粒和懸浮物在自身重力作用下沉淀過濾，過濾后進入下一工序，效率低，且效果差，同時高爐沖渣系統沒有反沖洗裝置，濾濾水池在使用一段時間后，池內堆積的渣粒及懸浮物增多，影響其過濾能力。
發明內容
本發明提供一種利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖系統及方法，可以解決現有高爐沖渣水余熱供暖系統及方法中過濾水池過濾效率低，效果差，影響過濾能力的問題。為達到上述技術目的，本發明所提出的利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖系統采用以下技術方案實現
一種利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖系統，包括高爐沖渣系統、過濾水池、吸水池、渣漿泵、換熱器、供暖泵和沖渣水泵，所述吸水池位于所述過濾水池的下方與所述過濾水池連通，所述過濾水池的池底壁為具有網孔的支撐架，所述支撐架上從上向下依次設置水渣底濾層和鵝卵石濾層，所述余熱供暖系統還包括反沖洗水池及反沖洗水泵、所述反沖洗水泵一端與所述反沖洗水池通過管道連通，另一端與所述吸水池通過管道連通。在本發明所提出的利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖系統的技術方案中，還具有如下附加技術特征
所述反沖洗水池還連接有用于向所述反沖洗水池補給反沖洗水的補水泵。所述反沖洗水池位于所述吸水池的上方，且位于所述過濾水池的一側。所述水渣底濾層包括上層小顆粒渣層和下層大顆粒渣層，所述小顆粒渣層中的渣粒平均直徑為1 2mm，厚度為50 60mm，所述大顆粒渣層中的渣粒平均直徑為3 4mm， 厚度為40 50mm，所述鵝卵石濾層中鵝卵石的平均寬度為6 8mm，厚度為30 50mm。所述吸水池內安裝有垂直設置的溢流板，將池內空間分為位于所述過濾水池正下方的第一吸水池區和位于所述反沖洗水池正下方的第二吸水池區，所述第一吸水池區的底壁為凹形。本發明還提出了一種利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖方法，包括如下步驟
高爐沖渣系統沖渣后渣水分離產生80 90°C的沖渣水流入過濾水池，依次由過濾水池中的水渣底濾層和鵝卵石濾層過濾，渣粒和懸浮物滯留在濾層內，過濾后的沖渣水流入吸水池內，此時吸水池內沖渣水懸浮物SS < 20mg/L，溫度為70 80°C ；
渣漿泵從吸水池上游抽取沖渣水，并進入換熱器，同時供暖泵將二次供暖水加壓后進入換熱器，與從吸水池進入換熱器中的沖渣水進行熱交換，熱交換后的沖渣水溫度為50 60°C，并回流至吸水池的下游，經沖渣水泵加壓后回流至高爐沖渣系統；熱交換后的二次供暖水溫度為60 70°C，并進入供暖循環系統，用于用戶供暖；
在高爐沖渣間隙，反沖洗水泵從反沖洗水池抽取反沖洗水進入吸水池，并從過濾水池的底部進入過濾水池，對鵝卵石濾層、水渣底濾層進行反沖洗。在本發明所提出的利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖方法的技術方案中，還具有如下附加技術特征
步驟(2)中從吸水池上游抽取的沖渣水流速為30 50m3/h。反沖洗水壓力為0. 3 0. 4MPa，反沖洗時間為5 20min。與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是1、采用本發明余熱供暖系統和方法，渣粒及懸浮物經過水渣底濾層和鵝卵石濾層的多次過濾，保證了其過濾效果，提高了過濾效率；2、通過設置反沖洗水池和反沖洗泵，在高爐沖渣間隙對過濾水池進行反沖洗，避免渣粒及懸浮物堵塞濾層而影響過濾能力；3、本發明余熱供暖系統和方法，投資成本低，回收周期短，節能環保。
圖1為本發明實施例利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖系統的結構示意圖； 圖2為圖1中A-A向剖視其中1、高爐沖渣系統；2、過濾水池；3、吸水池；3-1、第一吸水池區；3-2、第二吸水池區；4、渣漿泵；5、換熱器；6、供暖泵；7、沖渣水泵；8、支撐架；9、水渣底濾層；9-1、小顆粒水渣底濾層；9-2、大顆粒水渣底濾層；10、鵝卵石濾層；11、反沖洗水池；12、反沖洗水泵； 13、補水泵；14、溢流板。
具體實施例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。基于本發明中的實施例，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，都屬于本發明保護的范圍。參照圖1和圖2所示，本實施例利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖系統，包括高爐沖渣系統1、過濾水池2、吸水池3、渣漿泵4、換熱器5、供暖泵6和沖渣水泵7，吸水池3 位于過濾水池2的下方并與過濾水池1連通，過濾水池2的池底壁為具有網孔的支撐架8， 支撐架8覆蓋過濾水池2的整個池底，可由鋼筋骨架上覆蓋鋼絲網形成，其四周邊緣固連在過濾水池1的垂直內壁上，支撐架8上從上向下依次設置水渣底濾層9和鵝卵石濾層10，鵝卵石濾層10位于水渣底濾層9的下方，在起到過濾作用的同時還能有效防止顆粒較小的水渣底濾層9通過支撐架8上的網孔進入吸水池3。本實施例余熱供暖系統還包括反沖洗水池11及反沖洗水泵12、反沖洗水泵12 —端與反沖洗水池11通過管道連通，另一端與吸水池3通過管道連通。本發明實施例高爐沖渣水余熱供暖方法，包括如下步驟
(1)、高爐流出的1450°c高爐渣經高爐沖渣系統1中初始溫度為65°C、初始壓力為 0. 35GPA的高壓水擊碎后，快速冷卻破碎成水冷渣，經滾筒渣水分離后，水冷渣由皮帶機輸送到渣場，用于水泥添加料或其它用途，渣水分離產生的85°C沖渣水經渣水溝流入過濾水池2，依次由過濾水池2中的水渣底濾層9和鵝卵石濾層10過濾，渣粒和懸浮物滯留在濾層內，過濾后的沖渣水經支撐架8上的網孔流入吸水池3內，此時過濾后吸水池3內的沖渣水懸浮物SS為15mg/L，溫度為75°C ；
(2)、渣漿泵4從吸水池3抽取沖渣水進入換熱器，抽取的沖渣水流速為40m3/h，初始溫度為75°C，同時供暖泵6將溫度為55°C的二次供暖水加壓后進入換熱器5，與從吸水池3進入換熱器5中的沖渣水進行熱交換，熱交換后沖渣水溫度為65°C，并回流至吸水池3的下游，經沖渣水泵7加壓后回流至高爐沖渣系統以循環利用；熱交換后的二次供暖水溫度為 65°C，并進入供暖循環系統，用于用戶供暖，渣漿泵4抽取的沖渣水與供暖泵6抽取的二次供暖水的體積比為1:1 ；
(3)、在高爐沖渣間隙，反沖洗水泵12從反沖洗水池11內抽取反沖洗水，加壓后進入吸水池3，并從過濾水池1的底部經支撐架8的網孔進入過濾水池1，依次對鵝卵石濾層10、水渣底濾層9進行反沖洗，反沖洗水的壓力為0. 4MPa,反沖洗時間為10分鐘；
以上步驟重復進行，即實現了系統的連續運轉。本實施例中為保證反沖洗水池11內的反沖洗水的儲存量，保證反沖洗的用量，反沖洗水池11還連接有用于向其內補給反沖洗水的補水泵13，以便采用補水泵13抽水注入反沖洗水池11儲存，保證反沖洗的使用。反沖洗水池11位于吸水池3的上方，且位于過濾水池1的一側。水渣底濾層9可采用多種粒徑的渣粒濾料，本實施例中其包括上層小顆粒水渣底濾層9-1和下層大顆粒水渣底濾層9-2，小顆粒水渣底濾層9-1中的渣粒平均直徑為1 2mm,該濾層厚度為50 60mm，大顆粒水渣底濾層9_2中的渣粒平均直徑為3 4mm，該濾層厚度為40 50mm，鵝卵石濾層10中鵝卵石濾料的平均寬度為6 8mm，該濾層厚度為 30 50mm。當然，可根據工藝需要，適當改變濾料的直徑及濾層厚度。為盡可能去除沖渣水內的渣粒及懸浮物，在吸水池3內安裝有垂直設置的溢流板 14，將池內空間間隔分為位于過濾水池2正下方的第一吸水池區3-1和位于反沖洗水池11 正下方的第二吸水池區3-2，第一吸水池區3-1的池底壁為凹形結構，即第一吸水池區3-1 的池底壁較第二吸水池區3-2的池底壁向更深凹陷，使吸水池3的池底整體呈梯形狀。這樣一來，沖渣水從過濾水池1流入第一吸水池區3-1后先進行進一步沉淀，渣粒等沉淀至凹形池底壁內，上層沖渣水待水位漲至高于溢流板14的高度，則沒過溢流板14溢流至第二吸水池區3-2，進入下一個工序。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并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，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖系統，包括高爐沖渣系統、過濾水池、吸水池、渣漿泵、換熱器、供暖泵和沖渣水泵，所述吸水池位于所述過濾水池的下方與所述過濾水池連通，其特征在于，所述過濾水池的池底壁為具有網孔的支撐架，所述支撐架上從上向下依次設置水渣底濾層和鵝卵石濾層，所述余熱供暖系統還包括反沖洗水池及反沖洗水泵、所述反沖洗水泵一端與所述反沖洗水池通過管道連通，另一端與所述吸水池通過管道連通。
2.根據權利要求1所述的余熱供暖系統，其特征在于，所述反沖洗水池還連接有用于向所述反沖洗水池補給反沖洗水的補水泵。
3.根據權利要求2所述的余熱供暖系統，其特征在于，所述反沖洗水池位于所述吸水池的上方，且位于所述過濾水池的一側。
4.根據權利要求3所述的余熱供暖系統，其特征在于，所述水渣底濾層包括上層小顆粒渣層和下層大顆粒渣層，所述小顆粒渣層中的渣粒平均直徑為1 2mm，厚度為50 60mm，所述大顆粒渣層中的渣粒平均直徑為3 4mm，厚度為40 50mm，所述鵝卵石濾層中鵝卵石的平均寬度為6 8mm，厚度為30 50mm。
5.根據權利要求4所述的余熱供暖系統，其特征在于，所述吸水池內安裝有垂直設置的溢流板，將池內空間分為位于所述過濾水池正下方的第一吸水池區和位于所述反沖洗水池正下方的第二吸水池區，所述第一吸水池區的底壁為凹形。
6.一種利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖方法，其特征在于，包括如下步驟(1)高爐沖渣系統沖渣后渣水分離產生80 90°C的沖渣水流入過濾水池，依次由過濾水池中的水渣底濾層和鵝卵石濾層過濾，渣粒和懸浮物滯留在濾層內，過濾后的沖渣水流入吸水池內，此時吸水池內沖渣水懸浮物SS < 20mg/L，溫度為70 80°C ；(2)渣漿泵從吸水池上游抽取沖渣水，并進入換熱器，同時供暖泵將二次供暖水加壓后進入換熱器，與從吸水池進入換熱器中的沖渣水進行熱交換，熱交換后的沖渣水溫度為 50 60°C，并回流至吸水池的下游，經沖渣水泵加壓后回流至高爐沖渣系統；熱交換后的二次供暖水溫度為60 70°C，并進入供暖循環系統，用于用戶供暖；(3)在高爐沖渣間隙，反沖洗水泵從反沖洗水池抽取反沖洗水進入吸水池，并從過濾水池的底部進入過濾水池，對鵝卵石濾層、水渣底濾層進行反沖洗。
7.根據權利要求6所述的余熱供暖方法，其特征在于，步驟(2)中從吸水池上游抽取的沖渣水流速為30 50m7h。
8.根據權利要求7所述的余熱供暖方法，其特征在于，反沖洗水壓力為0.3 0. 4MPa, 反沖洗時間為5 20min。
全文摘要
本發明提供一種利用底濾池過濾高爐沖渣水的余熱供暖系統及方法，可以解決現有過濾效率低，效果差，影響過濾能力的問題。包括高爐沖渣系統、過濾水池、吸水池、渣漿泵、換熱器、供暖泵和沖渣水泵，吸水池位于過濾水池的下方與其連通，過濾水池的池底壁為具有網孔的支撐架，支撐架上從上向下依次設置水渣底濾層和鵝卵石濾層，還包括反沖洗水池及反沖洗水泵、反沖洗水泵一端與反沖洗水池通過管道連通，另一端與吸水池通過管道連通。采用本發明，渣粒及懸浮物經過水渣底濾層和鵝卵石濾層的多次過濾，保證了過濾效果，提高了過濾效率；設置反沖洗水池和反沖洗泵，在高爐沖渣間隙對過濾水池進行反沖洗，避免渣粒及懸浮物堵塞濾層而影響過濾能力。
文檔編號C21B3/08GK102492796SQ201110428299
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者儀垂杰, 周揚民 申請人:青島理工大學