专利名称：利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖系统及方法
技术领域：
本发明属于工业污水余热利用和供暖技术领域，具体涉及一种利用底滤池过滤高炉冲渣水后进行余热供暖的高炉冲渣水余热供暖系统及方法。
背景技术：
目前，我国普遍采用燃煤为主的集中供热和区域锅炉供暖两种方式。集中供热主要由大型热电厂或热力公司提供蒸汽或热水作为热源，通过各换热站向小区供热，对大型热电厂来说，利用电厂余热提供热源，运行经济性较好，但城市热网建设投资大，周期长，并且存在电力负荷与供热负荷的匹配问题，供热负荷不易调节。区域锅炉供暖主要由区域锅炉房提供热源，需进行锅炉房、煤场、热力管道等建设，投资大，占地面积大，锅炉排放大量 SO2, NOx等有害气体及(X)2等温室气体，造成环境污染。炼铁生产过程中，焦炭在高炉内部燃烧，将铁矿石融化并产生还原反应，产生 1450°C左右的铁水和高炉渣。高炉渣和铁水经分离后，铁水进入炼钢等下一个生产流程；高炉渣是主要的副产品，需要从高炉流出，并进行处理，如果1450°C的高炉渣经过水冲渣急速冷却，得到的高炉渣是良好的制取水泥的材料，如果不进行水冲渣急速冷却，得到的是像石头一样的废物。因此，钢铁企业普遍采用水冲渣工艺对1450°C的高炉渣进行冷却。高炉冲渣过程，冲渣水吸收高炉渣的热量，自身温度升高达80°C以上，高炉冲渣水经渣池沉淀、散热后再用于高炉冲渣，带走的热量每年高达1000万吨标准煤。回收高炉冲渣水的余热进行供暖，不但解决了冬季供暖的热源问题，还减少了冲渣水的消耗，是目前高炉冲渣水余热利用的有效途径。现有高炉冲渣水余热供暖系统一般包括高炉冲渣系统、过滤水池、吸水池、渣浆泵、供暖泵、换热器和冲渣水泵，高炉冲渣水进入过滤水池，过滤后进入下方的吸水池，渣浆泵从吸水池上游抽去冲渣水，并进入换热器与二次供暖水进行热交换，热交换后的高炉冲渣水回流至吸水池下游冲渣水泵吸水口的负压区，并经冲渣水泵加压后进入水冲渣系统， 热交换后的二次供暖水进入供暖循环系统，用于用户供暖。其中过滤水池主要采用普通水池，冲渣水流入过滤水池后，渣粒和悬浮物在自身重力作用下沉淀过滤，过滤后进入下一工序，效率低，且效果差，同时高炉冲渣系统没有反冲洗装置，滤滤水池在使用一段时间后，池内堆积的渣粒及悬浮物增多，影响其过滤能力。
发明内容
本发明提供一种利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖系统及方法，可以解决现有高炉冲渣水余热供暖系统及方法中过滤水池过滤效率低，效果差，影响过滤能力的问题。为达到上述技术目的，本发明所提出的利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖系统采用以下技术方案实现
一种利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖系统，包括高炉冲渣系统、过滤水池、吸水池、渣浆泵、换热器、供暖泵和冲渣水泵，所述吸水池位于所述过滤水池的下方与所述过滤水池连通，所述过滤水池的池底壁为具有网孔的支撑架，所述支撑架上从上向下依次设置水渣底滤层和鹅卵石滤层，所述余热供暖系统还包括反冲洗水池及反冲洗水泵、所述反冲洗水泵一端与所述反冲洗水池通过管道连通，另一端与所述吸水池通过管道连通。在本发明所提出的利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖系统的技术方案中，还具有如下附加技术特征
所述反冲洗水池还连接有用于向所述反冲洗水池补给反冲洗水的补水泵。所述反冲洗水池位于所述吸水池的上方，且位于所述过滤水池的一侧。所述水渣底滤层包括上层小颗粒渣层和下层大颗粒渣层，所述小颗粒渣层中的渣粒平均直径为1 2mm，厚度为50 60mm，所述大颗粒渣层中的渣粒平均直径为3 4mm， 厚度为40 50mm，所述鹅卵石滤层中鹅卵石的平均宽度为6 8mm，厚度为30 50mm。所述吸水池内安装有垂直设置的溢流板，将池内空间分为位于所述过滤水池正下方的第一吸水池区和位于所述反冲洗水池正下方的第二吸水池区，所述第一吸水池区的底壁为凹形。本发明还提出了一种利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖方法，包括如下步骤
高炉冲渣系统冲渣后渣水分离产生80 90°C的冲渣水流入过滤水池，依次由过滤水池中的水渣底滤层和鹅卵石滤层过滤，渣粒和悬浮物滞留在滤层内，过滤后的冲渣水流入吸水池内，此时吸水池内冲渣水悬浮物SS < 20mg/L，温度为70 80°C ；
渣浆泵从吸水池上游抽取冲渣水，并进入换热器，同时供暖泵将二次供暖水加压后进入换热器，与从吸水池进入换热器中的冲渣水进行热交换，热交换后的冲渣水温度为50 60°C，并回流至吸水池的下游，经冲渣水泵加压后回流至高炉冲渣系统；热交换后的二次供暖水温度为60 70°C，并进入供暖循环系统，用于用户供暖；
在高炉冲渣间隙，反冲洗水泵从反冲洗水池抽取反冲洗水进入吸水池，并从过滤水池的底部进入过滤水池，对鹅卵石滤层、水渣底滤层进行反冲洗。在本发明所提出的利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖方法的技术方案中，还具有如下附加技术特征
步骤(2)中从吸水池上游抽取的冲渣水流速为30 50m3/h。反冲洗水压力为0. 3 0. 4MPa，反冲洗时间为5 20min。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是1、采用本发明余热供暖系统和方法，渣粒及悬浮物经过水渣底滤层和鹅卵石滤层的多次过滤，保证了其过滤效果，提高了过滤效率；2、通过设置反冲洗水池和反冲洗泵，在高炉冲渣间隙对过滤水池进行反冲洗，避免渣粒及悬浮物堵塞滤层而影响过滤能力；3、本发明余热供暖系统和方法，投资成本低，回收周期短，节能环保。
图1为本发明实施例利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖系统的结构示意图； 图2为图1中A-A向剖视其中1、高炉冲渣系统；2、过滤水池；3、吸水池；3-1、第一吸水池区；3-2、第二吸水池区；4、渣浆泵；5、换热器；6、供暖泵；7、冲渣水泵；8、支撑架；9、水渣底滤层；9-1、小颗粒水渣底滤层；9-2、大颗粒水渣底滤层；10、鹅卵石滤层；11、反冲洗水池；12、反冲洗水泵； 13、补水泵；14、溢流板。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。参照图1和图2所示，本实施例利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖系统，包括高炉冲渣系统1、过滤水池2、吸水池3、渣浆泵4、换热器5、供暖泵6和冲渣水泵7，吸水池3 位于过滤水池2的下方并与过滤水池1连通，过滤水池2的池底壁为具有网孔的支撑架8， 支撑架8覆盖过滤水池2的整个池底，可由钢筋骨架上覆盖钢丝网形成，其四周边缘固连在过滤水池1的垂直内壁上，支撑架8上从上向下依次设置水渣底滤层9和鹅卵石滤层10，鹅卵石滤层10位于水渣底滤层9的下方，在起到过滤作用的同时还能有效防止颗粒较小的水渣底滤层9通过支撑架8上的网孔进入吸水池3。本实施例余热供暖系统还包括反冲洗水池11及反冲洗水泵12、反冲洗水泵12 —端与反冲洗水池11通过管道连通，另一端与吸水池3通过管道连通。本发明实施例高炉冲渣水余热供暖方法，包括如下步骤
(1)、高炉流出的1450°c高炉渣经高炉冲渣系统1中初始温度为65°C、初始压力为 0. 35GPA的高压水击碎后，快速冷却破碎成水冷渣，经滚筒渣水分离后，水冷渣由皮带机输送到渣场，用于水泥添加料或其它用途，渣水分离产生的85°C冲渣水经渣水沟流入过滤水池2，依次由过滤水池2中的水渣底滤层9和鹅卵石滤层10过滤，渣粒和悬浮物滞留在滤层内，过滤后的冲渣水经支撑架8上的网孔流入吸水池3内，此时过滤后吸水池3内的冲渣水悬浮物SS为15mg/L，温度为75°C ；
(2)、渣浆泵4从吸水池3抽取冲渣水进入换热器，抽取的冲渣水流速为40m3/h，初始温度为75°C，同时供暖泵6将温度为55°C的二次供暖水加压后进入换热器5，与从吸水池3进入换热器5中的冲渣水进行热交换，热交换后冲渣水温度为65°C，并回流至吸水池3的下游，经冲渣水泵7加压后回流至高炉冲渣系统以循环利用；热交换后的二次供暖水温度为 65°C，并进入供暖循环系统，用于用户供暖，渣浆泵4抽取的冲渣水与供暖泵6抽取的二次供暖水的体积比为1:1 ；
(3)、在高炉冲渣间隙，反冲洗水泵12从反冲洗水池11内抽取反冲洗水，加压后进入吸水池3，并从过滤水池1的底部经支撑架8的网孔进入过滤水池1，依次对鹅卵石滤层10、水渣底滤层9进行反冲洗，反冲洗水的压力为0. 4MPa,反冲洗时间为10分钟；
以上步骤重复进行，即实现了系统的连续运转。本实施例中为保证反冲洗水池11内的反冲洗水的储存量，保证反冲洗的用量，反冲洗水池11还连接有用于向其内补给反冲洗水的补水泵13，以便采用补水泵13抽水注入反冲洗水池11储存，保证反冲洗的使用。反冲洗水池11位于吸水池3的上方，且位于过滤水池1的一侧。水渣底滤层9可采用多种粒径的渣粒滤料，本实施例中其包括上层小颗粒水渣底滤层9-1和下层大颗粒水渣底滤层9-2，小颗粒水渣底滤层9-1中的渣粒平均直径为1 2mm,该滤层厚度为50 60mm，大颗粒水渣底滤层9_2中的渣粒平均直径为3 4mm，该滤层厚度为40 50mm，鹅卵石滤层10中鹅卵石滤料的平均宽度为6 8mm，该滤层厚度为 30 50mm。当然，可根据工艺需要，适当改变滤料的直径及滤层厚度。为尽可能去除冲渣水内的渣粒及悬浮物，在吸水池3内安装有垂直设置的溢流板 14，将池内空间间隔分为位于过滤水池2正下方的第一吸水池区3-1和位于反冲洗水池11 正下方的第二吸水池区3-2，第一吸水池区3-1的池底壁为凹形结构，即第一吸水池区3-1 的池底壁较第二吸水池区3-2的池底壁向更深凹陷，使吸水池3的池底整体呈梯形状。这样一来，冲渣水从过滤水池1流入第一吸水池区3-1后先进行进一步沉淀，渣粒等沉淀至凹形池底壁内，上层冲渣水待水位涨至高于溢流板14的高度，则没过溢流板14溢流至第二吸水池区3-2，进入下一个工序。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖系统，包括高炉冲渣系统、过滤水池、吸水池、渣浆泵、换热器、供暖泵和冲渣水泵，所述吸水池位于所述过滤水池的下方与所述过滤水池连通，其特征在于，所述过滤水池的池底壁为具有网孔的支撑架，所述支撑架上从上向下依次设置水渣底滤层和鹅卵石滤层，所述余热供暖系统还包括反冲洗水池及反冲洗水泵、所述反冲洗水泵一端与所述反冲洗水池通过管道连通，另一端与所述吸水池通过管道连通。
2.根据权利要求1所述的余热供暖系统，其特征在于，所述反冲洗水池还连接有用于向所述反冲洗水池补给反冲洗水的补水泵。
3.根据权利要求2所述的余热供暖系统，其特征在于，所述反冲洗水池位于所述吸水池的上方，且位于所述过滤水池的一侧。
4.根据权利要求3所述的余热供暖系统，其特征在于，所述水渣底滤层包括上层小颗粒渣层和下层大颗粒渣层，所述小颗粒渣层中的渣粒平均直径为1 2mm，厚度为50 60mm，所述大颗粒渣层中的渣粒平均直径为3 4mm，厚度为40 50mm，所述鹅卵石滤层中鹅卵石的平均宽度为6 8mm，厚度为30 50mm。
5.根据权利要求4所述的余热供暖系统，其特征在于，所述吸水池内安装有垂直设置的溢流板，将池内空间分为位于所述过滤水池正下方的第一吸水池区和位于所述反冲洗水池正下方的第二吸水池区，所述第一吸水池区的底壁为凹形。
6.一种利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖方法，其特征在于，包括如下步骤(1)高炉冲渣系统冲渣后渣水分离产生80 90°C的冲渣水流入过滤水池，依次由过滤水池中的水渣底滤层和鹅卵石滤层过滤，渣粒和悬浮物滞留在滤层内，过滤后的冲渣水流入吸水池内，此时吸水池内冲渣水悬浮物SS < 20mg/L，温度为70 80°C ；(2)渣浆泵从吸水池上游抽取冲渣水，并进入换热器，同时供暖泵将二次供暖水加压后进入换热器，与从吸水池进入换热器中的冲渣水进行热交换，热交换后的冲渣水温度为 50 60°C，并回流至吸水池的下游，经冲渣水泵加压后回流至高炉冲渣系统；热交换后的二次供暖水温度为60 70°C，并进入供暖循环系统，用于用户供暖；(3)在高炉冲渣间隙，反冲洗水泵从反冲洗水池抽取反冲洗水进入吸水池，并从过滤水池的底部进入过滤水池，对鹅卵石滤层、水渣底滤层进行反冲洗。
7.根据权利要求6所述的余热供暖方法，其特征在于，步骤(2)中从吸水池上游抽取的冲渣水流速为30 50m7h。
8.根据权利要求7所述的余热供暖方法，其特征在于，反冲洗水压力为0.3 0. 4MPa, 反冲洗时间为5 20min。
全文摘要
本发明提供一种利用底滤池过滤高炉冲渣水的余热供暖系统及方法，可以解决现有过滤效率低，效果差，影响过滤能力的问题。包括高炉冲渣系统、过滤水池、吸水池、渣浆泵、换热器、供暖泵和冲渣水泵，吸水池位于过滤水池的下方与其连通，过滤水池的池底壁为具有网孔的支撑架，支撑架上从上向下依次设置水渣底滤层和鹅卵石滤层，还包括反冲洗水池及反冲洗水泵、反冲洗水泵一端与反冲洗水池通过管道连通，另一端与吸水池通过管道连通。采用本发明，渣粒及悬浮物经过水渣底滤层和鹅卵石滤层的多次过滤，保证了过滤效果，提高了过滤效率；设置反冲洗水池和反冲洗泵，在高炉冲渣间隙对过滤水池进行反冲洗，避免渣粒及悬浮物堵塞滤层而影响过滤能力。
文档编号C21B3/08GK102492796SQ201110428299
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者仪垂杰, 周扬民 申请人:青岛理工大学