[科普中国]-用水冲渣

用水冲渣即炉前水冲渣，是高炉水渣生产的一种方法。由于操作方便、投资省、水渣粒化颗粒均匀，可为水泥工业提供廉价原料，故此法在钢铁企业大、中、小高炉得到了广泛应用。1

冲渣工艺在高温熔融状态下，高炉矿渣经过用水急速冷却而成为粒化泡沫形状的水渣，呈乳白色，其质轻而松脆、多孔、易磨成细粉。它是泡沫硅酸盐建筑制品和矿渣吸音砖及隔热层、吸水层的松软材料。

若水温高，冲渣时要产生大量的泡沫渣、渣棉和大量蒸汽，对水渣输送、渣沉淀和渣滤池的工作不利；且工作环境差；水温高水泵还会出现气蚀现象，降低泵的出力，影响泵的使用寿命；易产生人身事故，设备也易损坏，维修也困难。冲渣水压大，冲渣时易产生渣棉，渣棉不易沉淀去除，进入渣滤池后易堵塞滤层，影响滤池的能力。根据生产经验，一般使用的压力为0.12～0.15MPa较合适。

冲渣水余热利用高炉冲渣池是冶炼过程中最末端工艺，高炉炼铁后产生的大量高温炉渣通过冲渣水进行冷却，在这个过程中能够产生大量温度在70~85℃的热水。高炉冲渣水低温余热具有热源温度较低、流量大的特点，将其回收利用既能节约能源，又能保护环境。对冲渣水余热的回收方式主要有两种：一是利用冲渣水采暖或洗浴用水；二是冲渣水余热发电。利用冲渣水采暖或洗浴用水，已广泛被一些北方的钢厂采用，并带来一定的经济效益。而冲渣水余热发电技术还处于研究实验阶段。

采暖高炉冲渣水采暖是比较成熟的技术，其基本工艺流程为：高炉冲渣水通过冲渣水泵输送至换热站，然后经过冲渣水过滤器将冲渣水中的固体颗粒和悬浮物过滤，再通过换热器与采暖水换热回到冲渣池中。另外，该项技术还需考虑高炉检修的情况，需备用蒸汽-水换热器或者锅炉用于应对高炉检修情况下的居民供暖，保证供暖质量的稳定。

低温余热发电高炉冲渣水具有余热量大、品位低的特点。对于低温余热发电，比较广泛受到认可的方式是利用低沸点工质，和螺杆膨胀机进行发电。

采用低沸点工质是由于水在80℃不具有膨胀性。采用螺杆膨胀机是由于该设备具有热源使用范围广、变工况能力优越、维护费用低和不存在重大安全隐患的特点，适合高炉冲渣水温度不稳定、温度低的特性。

螺杆膨胀机发电做功流程为：高压气体由吸气口进入阴、阳螺杆齿间膨胀推动阴、阳螺杆反向旋转做功。具体工艺流程为：工质通过换热器与冲渣水换热形成蒸汽，进入螺杆膨胀机膨胀做功，带动发电机转动发电，做功后工质变成低压蒸汽进入冷凝器放出热量，变成低温低压液体工质，然后由工质泵送至换热器中吸热，再次变成蒸汽进入螺杆膨胀机做功，工质在此循环过程中完成朗肯循环，将热水中的热量源源不断地提取出来，生成高品位的电能。但是低温余热发电最大的瓶颈在于发电效率低，建设成本高，每千瓦建设成本约需2万元，投资回收期长，要大规模推广此项技术，还需提高发电效率和降低建设成本。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所