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(北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司，北京 100029)

飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)在某鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用實(shí)例

馬賽，趙建波

(北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司，北京 100029)

針對(duì)某鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐及加熱爐的蒸汽現(xiàn)狀，建設(shè)一座3MW余熱電站用于有效回收利用轉(zhuǎn)爐及加熱爐蒸汽。文中從余熱利用方案、主要設(shè)備參數(shù)、余熱利用系統(tǒng)、主廠房布置等方面進(jìn)行了論述，詳細(xì)介紹了飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)在該鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用情況。飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用為節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)做出了巨大貢獻(xiàn)，同時(shí)也為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

余熱發(fā)電；節(jié)能；余熱回收；飽和蒸汽

0 引 言

節(jié)能減排是鋼鐵工業(yè)發(fā)展過程中面臨的重大戰(zhàn)略性任務(wù)。在宏觀層面上，要求對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局進(jìn)行調(diào)整，將節(jié)能減排的發(fā)展理念貫穿于鋼鐵生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)，建立全行業(yè)的節(jié)能減排生產(chǎn)體系。在微觀層面上，要求企業(yè)提高能源利用效率，節(jié)約能源，減少排放[1]。

鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排工作的成效關(guān)系到全社會(huì)整體節(jié)能減排工作的成效。如何挖掘節(jié)能潛力、降低能耗和產(chǎn)品成本、取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，已成為各鋼鐵企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急[2]。

為此，某鋼鐵企業(yè)把節(jié)能減排作為調(diào)整優(yōu)化結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展方式的突破口，大力采用節(jié)能減排先進(jìn)工藝技術(shù)和節(jié)能措施，提出建設(shè)本工程，用以降低噸鋼成本，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力，使企業(yè)的發(fā)展建立在節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，真正實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。

1 飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)簡(jiǎn)介

鋼鐵企業(yè)在冶煉、軋鋼過程中產(chǎn)生較多的余熱資源，特別是一些低品質(zhì)余熱，例如：豎爐蒸汽、轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)蒸汽、加熱爐蒸汽。這些蒸汽由于品質(zhì)較低在企業(yè)中往往被直接放散，或者僅用于采暖，造成了余熱資源的大量的浪費(fèi)。飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)主要是通過對(duì)蒸汽參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)優(yōu)化，利用飽和蒸汽帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。此項(xiàng)技術(shù)不但有效利用了蒸汽余熱，避免了能源浪費(fèi)，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益，且在此過程中不產(chǎn)生額外的廢氣、廢渣、粉塵和其他有害氣體，是節(jié)能環(huán)保新技術(shù)。

2 余熱資源現(xiàn)狀及利用方案

目前，某鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的蒸汽，主要情況如下：

(1) 轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽

企業(yè)目前擁有50噸煉鋼轉(zhuǎn)爐兩座，每天煉鋼平均4 000～4 200 t/d，兩座轉(zhuǎn)爐均配有煙罩冷卻余熱鍋爐，余熱鍋爐設(shè)計(jì)壓力為1.6 MPa，正常情況下，2臺(tái)轉(zhuǎn)爐均運(yùn)行。這些余熱蒸汽因?yàn)槟壳皼]有用途，暫作對(duì)空排放，實(shí)際工作壓力0.6～0.8 MPa，2臺(tái)余熱鍋爐共配50 m3蓄熱器一臺(tái)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)測(cè)算，2臺(tái)轉(zhuǎn)爐正常運(yùn)行時(shí)大約可產(chǎn)飽和蒸汽14 t/h。

(2)軋鋼系統(tǒng)余熱蒸汽

企業(yè)另有軋鋼加熱爐3座，為了保證加熱爐使用壽命，每臺(tái)加熱爐都配備了爐罩冷卻余熱鍋爐，3臺(tái)加熱爐爐體都比較小，每臺(tái)余熱鍋爐正常運(yùn)行可產(chǎn)蒸汽約4 t/h，按照目前運(yùn)行狀況，一般情況運(yùn)行2座加熱爐考慮，正常產(chǎn)余熱蒸汽共計(jì)8 t/h左右也將對(duì)空排放。

根據(jù)現(xiàn)有余熱資源情況，工程蒸汽利用裝機(jī)方案如圖1所示。

圖1 裝機(jī)方案

3 主要設(shè)備參數(shù)簡(jiǎn)介

工程中轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽(0.6 MPa，飽和，14 t/h)和軋鋼系統(tǒng)加熱爐產(chǎn)生的蒸汽(0.6 MPa，飽和，8 t/h)進(jìn)入凝汽式汽輪機(jī)進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。

工程采用山東青能動(dòng)力股份有限公司生產(chǎn)的3 MW凝汽式汽輪機(jī)及配套發(fā)電機(jī)，主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1 3 MW凝汽式汽輪機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)

表2 發(fā)電機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)

頻率：50 HZ， 接法：Y，

勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)為雙通道數(shù)字型，勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置應(yīng)具備自身故障保護(hù)、報(bào)警功能。發(fā)電機(jī)最大允許超載10%，連續(xù)運(yùn)行，可電動(dòng)運(yùn)行時(shí)間不小于2小時(shí)。

4 余熱利用系統(tǒng)簡(jiǎn)介

4.1飽和蒸汽系統(tǒng)

由于轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝的周期性，轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生蒸汽也周期性變化，為了不影響汽輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行必須考慮采用穩(wěn)壓設(shè)備以平穩(wěn)轉(zhuǎn)爐汽源壓力后，才可進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電，確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。在轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐蒸汽管道出口安裝1臺(tái)蓄熱器，從而保證把從蓄熱器出口蒸汽波動(dòng)控制到一定范圍，以提高汽輪機(jī)工作的穩(wěn)定性。在每臺(tái)轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐蒸汽管道系統(tǒng)中，分別安裝有穩(wěn)壓閥、止回閥和關(guān)斷等閥門，2臺(tái)轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽經(jīng)過蓄熱器后匯集到1根蒸汽母管，然后通過支架接至電站。

3座軋鋼加熱爐余熱鍋爐出口蒸汽直接匯集到1根蒸汽管道，通過支架接至余熱電站；

轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽和軋鋼系統(tǒng)余熱蒸汽在電站匯合后，通過1根蒸汽管道接至汽輪機(jī)主汽門。

飽和蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，產(chǎn)生的凝結(jié)水由凝結(jié)水泵加壓，返回到轉(zhuǎn)爐和軋鋼余熱鍋爐的補(bǔ)充水箱，作為余熱鍋爐的補(bǔ)充水，重新生成余熱蒸汽，又回到發(fā)電系統(tǒng)中，使余熱鍋爐系統(tǒng)汽水形成循環(huán)使用，從而減少了此部分蒸汽的浪費(fèi)，因此節(jié)約了水資源。

4.2循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)工藝流程為：經(jīng)冷卻塔冷卻后的水通過收集水盤自流至循環(huán)水泵吸水池，經(jīng)循環(huán)水泵升壓后通過壓力管道送至凝汽器、輔機(jī)冷卻器，水?dāng)y帶熱量后再通過壓力管道送至冷卻塔冷卻，此后進(jìn)行下一次循環(huán)。

循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)的補(bǔ)給水質(zhì)量要求如下：懸浮物含量不超過20 mg/L，pH值不應(yīng)小于6.5且不宜大于9.5，水的碳酸鹽硬度宜小于250 mgL /(CaCO3計(jì))，水源由企業(yè)提供。

循環(huán)水冷卻系統(tǒng)采用帶有機(jī)力通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)供水方案，不但能夠節(jié)約用地，還可減少用水量。

4.3油系統(tǒng)

為了保證汽輪機(jī)在啟動(dòng)、停止和工作過程中各控制系統(tǒng)的動(dòng)作，汽輪機(jī)通過油壓系統(tǒng)控制，因此，本機(jī)組同軸安裝1臺(tái)主油泵保證汽輪機(jī)工作期間油系統(tǒng)供油，同時(shí)還配備1套電動(dòng)油泵供給汽輪機(jī)非正常運(yùn)行時(shí)的供油。汽輪機(jī)正常工作時(shí)潤(rùn)滑用油也同時(shí)由汽輪機(jī)自帶油泵供油。為了保證汽輪機(jī)故障停機(jī)或啟動(dòng)潤(rùn)滑用油，還分別配備了低壓交、直流潤(rùn)滑油泵，以確保汽輪機(jī)故障停機(jī)時(shí)設(shè)備不被損壞。

5 主廠房布置介紹

主廠房為封閉式，抗震設(shè)防烈度為8度。

1×3 MW余熱電站布置為：主廠房為二列式布置，由西向東依次布置汽機(jī)房即AB跨、電氣綜合控制間BC跨。電氣主控室、熱工控制室集中布置在主廠房6.000 m運(yùn)轉(zhuǎn)層BC跨。

汽機(jī)間跨度12.00 mm，長(zhǎng)度18 m，運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高6.000 mm，汽輪發(fā)電機(jī)組采用縱向布置，內(nèi)設(shè)Q=10/3 t橋式起重機(jī)一臺(tái)，軌頂標(biāo)高13.000 m，屋架下弦標(biāo)高16.000 m，屋頂部設(shè)有自然通風(fēng)機(jī)和采光板，用以滿足通風(fēng)采光要求。

電氣綜合控制間跨度8.5 m，運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高6.000 m， 全長(zhǎng)12 m，±0.000 m層布置高低壓配電室，6.000 m運(yùn)轉(zhuǎn)層平臺(tái)為電氣、儀表集中控制室。

6 結(jié) 論

這個(gè)鋼鐵企業(yè)飽和蒸汽余熱發(fā)電工程主要利用轉(zhuǎn)爐及加熱爐的飽和蒸汽資源，通過合理配置進(jìn)行發(fā)電，有效節(jié)約了能源。整個(gè)工程投資造價(jià)較低，工程回收期較短，是短平快的項(xiàng)目，可使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，可有效降低鋼鐵企業(yè)用電所產(chǎn)生的高額費(fèi)用。同時(shí)飽和蒸汽余熱發(fā)電工程又屬于環(huán)保型項(xiàng)目，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，可為企業(yè)創(chuàng)造良好的環(huán)境效益。總之，某鋼鐵企業(yè)飽和蒸汽余熱發(fā)電工程對(duì)于鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排具有一定的借鑒意義。

[1] 吳金卓，馬 琳，林文樹.生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性研究綜述[J].森林工程，2012，28(5)：102-106.

[2] 王紹文，楊景玲. 冶金工業(yè)節(jié)能與余熱利用技術(shù)指南[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

[3] 王 峰，王仁璞. 燒結(jié)機(jī)尾煙氣余熱發(fā)電的探究[J].冶金能源，2010(4)：55

ApplicationofSaturatedSteamPowerGenerationTechnologyinaSteelFactory

MA Sai, ZHAO Jian-bo

(BeijingCentralResearch&DesignInstituteforMetallurgicalEquipmentofMCCGroup,Beijing100029,China)

Aiming at steam status of the converter and heating furnace in a iron and steel plant, building a 3MW waste heat power station, through recovering the steam status of the converter and heating furnace for power generation, to respond to the call of energy-saving and emission-reduction.Application of the saturated steam power generation technology in this steel factory are introduced in detail, including the waste heat utilization schemes, parameters of main equipment, waste heat utilization system, the arrangement of the main building. Made a great contribution to application of saturated steam power generation technology for energy-saving and emission reduction, environmental protection, but also create considerable economic benefits for the enterprise.

Waste heat power generation; Energy saving; Waste heat recovery; Saturated steam

10.3969/j.issn.1009-3230.2014.003.008

2014-01-11

：2014-02-21

馬 賽(1986-)，男，河北人，碩士，北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司，主要研究方向：余熱發(fā)電及鋼鐵企業(yè)能源資源綜合利用。

TM61

：B

：1009-3230(2014)03-0033-03