江彥軍 （天津天鐵冶金集團(tuán)動(dòng)力廠,河北涉縣 056404)

飽和蒸汽發(fā)電在天鐵的應(yīng)用

江彥軍 （天津天鐵冶金集團(tuán)動(dòng)力廠,河北涉縣 056404)

天鐵煉鋼廠轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)回收的飽和蒸汽因其品位低而難以充分利用。通過對(duì)煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)回收蒸汽用于發(fā)電的可行性進(jìn)行探討和論證，對(duì)轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行工藝優(yōu)化和改進(jìn)，應(yīng)用回收蒸汽發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)，成功地實(shí)現(xiàn)了飽和蒸汽的完全回收并轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)電能，避免了蒸汽放散，節(jié)約了電能。

飽和蒸汽 發(fā)電 汽輪機(jī) 蓄熱器 改進(jìn)

1 前言

近年來，國(guó)家大力提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)，作為高能耗的鋼鐵企業(yè)而言，節(jié)能顯得更為重要。不斷地提高能源的綜合利用效率，降低綜合能耗，成為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的必然趨勢(shì)。天鐵在煉鋼生產(chǎn)中，煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)回收的蒸汽因其壓力波動(dòng)大，含水量高，冬季用于生活取暖，夏季大部分蒸汽則放散，造成了熱能的浪費(fèi)且污染了環(huán)境[1]。天鐵集團(tuán)根據(jù)煉鋼廠現(xiàn)狀，將轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)回收的蒸汽，通過蒸汽系統(tǒng)的完善和工藝的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了飽和蒸汽發(fā)電，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

2 蒸汽產(chǎn)量現(xiàn)狀

天鐵煉鋼車間現(xiàn)有3座45 t/h轉(zhuǎn)爐，正常生產(chǎn)每座產(chǎn)汽量為12 t/h，3座轉(zhuǎn)爐共產(chǎn)生飽和蒸汽量是36 t/h，汽包出口蒸汽壓力0.8 MPa;加熱爐汽化冷卻產(chǎn)汽10 t/h，汽包出口蒸汽壓力0.8 MPa;管網(wǎng)富裕蒸汽12～15 t/h，壓力0.3～0.5 MPa，溫度180℃。總計(jì)富裕蒸汽58～61t/h。

3 飽和蒸汽發(fā)電方案確定

3.1 可行性分析

由于煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)作業(yè)的特點(diǎn)，造成其產(chǎn)生的汽化冷卻汽流量及壓力波動(dòng)大，且為飽和蒸汽，品位較低，直接用于發(fā)電無論對(duì)于汽輪機(jī)組本體安全性還是生產(chǎn)組織連續(xù)運(yùn)行都產(chǎn)生重要影響。為此，結(jié)合公司實(shí)際提出了對(duì)汽輪機(jī)采用雙路供汽，即一路為煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻汽，另一路為低壓管網(wǎng)部分富裕的蒸汽（用于穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行)。通過采用這一方案，可確定轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)回收的飽和蒸汽可用于發(fā)電。

3.2 主體設(shè)備選型

由于轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)發(fā)生的蒸汽波動(dòng)較大，確定與蒸汽量相匹配的裝機(jī)容量關(guān)系到初期成本和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。若發(fā)電機(jī)組選組裝機(jī)容量大，則機(jī)組長(zhǎng)期處于低負(fù)荷造成初期投資的浪費(fèi);若發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量小，則會(huì)造成的蒸汽放散和熱能的浪費(fèi)。通過增加蓄熱器可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐和加熱爐汽化冷卻汽汽壓的平穩(wěn)和完全回收，若汽壓的選定與低壓管網(wǎng)汽壓相當(dāng)（～0.5 MPa)，進(jìn)汽溫度≥150℃，以此為依據(jù)可得出汽輪機(jī)汽耗率7.92 kg/kW.h（汽輪機(jī)廠家提供)，蒸汽流量以61 t/h計(jì)算，最大發(fā)電量可達(dá)到7.7 MW，汽輪發(fā)電機(jī)組主要配置及相關(guān)參數(shù)如下。

（1) 汽輪機(jī)參數(shù)

型號(hào):S8-0.6

額定功率/MW:8

額定轉(zhuǎn)速/r/min:3 000

進(jìn)汽壓力/MPa（A):0.5

進(jìn)汽溫度/℃: ～152（飽和)

額定進(jìn)汽量/t/h:61

（2) 發(fā)電機(jī)參數(shù)

型號(hào)：QF-9/6.3

有功功率/MW：9

定子電壓/kV：6.3

額定轉(zhuǎn)速/r/min：3 000

頻率/Hz：50

功率因數(shù)：0.8(滯后)

勵(lì)磁方式：無刷勵(lì)磁

冷卻方式：空氣冷卻

4 關(guān)鍵技術(shù)

由于煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽為飽和蒸汽，濕度大，同時(shí)汽源壓力不穩(wěn)定，用于汽輪機(jī)發(fā)電易發(fā)生水蝕現(xiàn)象。因此，飽和蒸汽發(fā)電機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵是如何保證飽和蒸汽的品質(zhì)、干度和壓力的穩(wěn)定。

4.1 蒸汽品質(zhì)的改善

煉鋼廠原轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)用冷卻水采用軟化水，不但影響汽化冷卻系統(tǒng)的換熱效果，產(chǎn)生的蒸汽也易在汽輪機(jī)內(nèi)產(chǎn)生結(jié)垢而阻塞汽輪機(jī)流道，影響汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此，采用化學(xué)除鹽水管網(wǎng)對(duì)原有水源進(jìn)行了置換，并將汽輪機(jī)凝結(jié)水并入除鹽水管網(wǎng)，在提高汽化冷卻系統(tǒng)的換熱效果同時(shí)，有效地保證了蒸汽品質(zhì)，并維持了基本的汽水平衡。見圖1。

4.2 蒸汽壓力的平穩(wěn)

根據(jù)轉(zhuǎn)爐配置情況，增設(shè)了4臺(tái)150 m3蓄熱器。轉(zhuǎn)爐汽化冷卻蒸汽先進(jìn)入蓄熱器，經(jīng)過蓄熱器將不連續(xù)的、流量波動(dòng)大的蒸汽轉(zhuǎn)變成相對(duì)穩(wěn)定的、連續(xù)供應(yīng)的蒸汽供送至汽輪發(fā)電機(jī)。蓄熱器補(bǔ)水由除鹽水管網(wǎng)引一路管道接至蓄熱器。蓄熱器排污水進(jìn)入排污擴(kuò)容器后排入排污井。見圖1。

4.3 蒸汽干度的提高

（1) 經(jīng)蓄熱器穩(wěn)壓后的蒸汽進(jìn)入分汽缸，而低壓管網(wǎng)富裕蒸汽也進(jìn)入分汽缸（進(jìn)分汽缸時(shí)設(shè)逆止門)，在汽壓相對(duì)較低時(shí)，汽輪機(jī)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了雙路汽源供汽，見圖1。由于低壓管網(wǎng)蒸汽具有30℃的過熱度，因此在雙路供汽的情況下有效地保證蒸汽干度，實(shí)際運(yùn)行表明蒸汽過熱度平均達(dá)到15℃以上。

（2) 分汽缸出口蒸汽管道上設(shè)置蒸汽濾潔器，進(jìn)一步提高了蒸汽干度，尤其當(dāng)轉(zhuǎn)爐汽化冷卻汽壓力高而低壓管網(wǎng)蒸汽不能進(jìn)入分汽缸時(shí)，作用愈加明顯，有效地增加了系統(tǒng)的運(yùn)行平穩(wěn)可靠性，提高了發(fā)電效率。

圖1 飽和蒸汽發(fā)電熱力工藝

4.4 汽輪機(jī)組的改進(jìn)

（1) 在運(yùn)行調(diào)節(jié)方式上對(duì)汽輪機(jī)各級(jí)疏水進(jìn)行少量的放散，通過擴(kuò)容器至凝汽器對(duì)其回收，減少凝結(jié)水對(duì)末級(jí)葉片的沖蝕。此外，汽輪機(jī)末一、二級(jí)葉片進(jìn)行激光硬化處理，增強(qiáng)了機(jī)組運(yùn)行的抗水蝕能力。

（2) 為進(jìn)一步減小蒸汽壓力的波動(dòng)對(duì)汽輪機(jī)安全性的影響，機(jī)組控制增加了以調(diào)節(jié)汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力為主，功率調(diào)節(jié)為輔的負(fù)荷調(diào)節(jié)方式。這種運(yùn)行方式雖然電負(fù)荷不易穩(wěn)定，但有效地保證了機(jī)組進(jìn)汽壓力的穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

飽和蒸汽發(fā)電最大的技術(shù)瓶頸是解決飽和蒸汽對(duì)汽輪機(jī)的沖蝕，通過對(duì)工藝的優(yōu)化及機(jī)組制造方面的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了飽和蒸汽發(fā)電。該項(xiàng)目自2009年6月投入生產(chǎn)以來，汽輪機(jī)組振動(dòng)、軸位移、瓦溫等各運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定可靠。盡管由于轉(zhuǎn)爐產(chǎn)汽的不連續(xù)性，造成了電負(fù)荷的波動(dòng)，但對(duì)煉鋼轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的飽和蒸汽進(jìn)行了完全回收，避免了蒸汽放散及其產(chǎn)生的污染，節(jié)能減排的效果顯著。

[1]何世文，徐玉林，裴永紅.轉(zhuǎn)爐汽化冷卻回收蒸汽用于發(fā)電技術(shù)的實(shí)踐[J].冶金能源,2009（5)：51～53.

Application of Saturated Steam Power Generation in TIANTIE

Jiang Yanjun

The saturated steam recovered from converter evaporative cooling system at Tiantie Steel-making Subsidiary could not be fully used due to its low grade.The discussion and demonstration of power generation feasibility by the said steam,the process optimization and improvement of the steam system and the adoption of the critical technique of power generation by recovered steam successfully accomplished the full recovery of the saturated steam,which was converted into high quality electric energy.Consequently,the steam emission was avoided and electric energy saved.

saturated steam,power generation,steam turbine,regenerator,improvement

（收稿 2010－10－20 責(zé)編 趙實(shí)鳴)

江彥軍，2003年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，現(xiàn)在天鐵集團(tuán)動(dòng)力廠從事汽輪機(jī)運(yùn)行管理工作。