楊彩虹（河北鋼鐵邯鄲集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，河北邯鄲 056000）

低壓飽和蒸汽發(fā)電在邯鋼的應(yīng)用

楊彩虹
（河北鋼鐵邯鄲集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，河北邯鄲 056000）

鋼鐵企業(yè)在煉鋼、軋鋼等工藝生產(chǎn)過程中汽化冷卻裝置產(chǎn)生大量低溫低壓飽和蒸汽，除少量自用外，大部分低壓飽和蒸汽往往得不到合理利用，只能冬季用于采暖，夏季大部分對空放散，既污染了環(huán)境，又造成了能源的極大浪費(fèi)。本文對鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量低壓飽和蒸汽得不到有效利用而大量放散問題，研究了采用低壓飽和蒸汽發(fā)電，在減少環(huán)境污染的同時(shí)有效的回收了二次能源，節(jié)約了大量工質(zhì)損耗。

鋼鐵企業(yè) 低壓飽和蒸汽發(fā)電 節(jié)能減排

近年來為了合理利用低品位的蒸汽，采用低壓飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)，既改善了環(huán)境，又產(chǎn)生電能，對企業(yè)的電力供應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充。

1 飽和蒸汽產(chǎn)量現(xiàn)狀

送飽和蒸汽發(fā)電的富余蒸汽量如表1。

由表1可知，送往發(fā)電富余飽和蒸汽量具有以下特點(diǎn)：采暖期和非采暖期差異較大；由于RH真空及其它用戶用汽的不連續(xù)性，因而富余飽和蒸汽存在流量及壓力的波動(dòng)變化。本工程飽和蒸汽發(fā)電設(shè)計(jì)參數(shù)如下：非采暖期蒸汽量按：73～110t/h，采暖期蒸汽量：31～75t/h，蒸汽進(jìn)汽壓力1.0～1.3MPa（飽和溫度）。

2 飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)

根據(jù)全廠蒸汽平衡后富余飽和蒸汽量，設(shè)置2臺(tái)套7.5MW單缸、單進(jìn)汽、飽和蒸汽凝汽式汽輪機(jī)組及9MW空冷式同步交流發(fā)電機(jī)組。年發(fā)電能力4500萬Kwh。

2.1 生產(chǎn)工藝

利用煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的蒸汽及1.0Mpa蒸汽管網(wǎng)中的蒸汽來驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。其工藝流程如下：

圖1 工藝流程圖

煉鋼轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)蓄熱站穩(wěn)壓之后進(jìn)入1.0Mpa蒸汽管網(wǎng)，輸送至汽輪機(jī)組。蒸汽的膨脹做功推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將蒸汽蘊(yùn)含的熱能轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)出口的電能，再經(jīng)升壓后輸送至開關(guān)站并入電網(wǎng)。做功以后的蒸汽通過蒸發(fā)空冷系統(tǒng)凝結(jié)成凝結(jié)水，由凝結(jié)水泵加壓后經(jīng)過軸封加熱器輸送到鋼后脫鹽水站。循環(huán)水站的冷卻水經(jīng)蒸發(fā)空冷系統(tǒng)、汽輪機(jī)凝汽器、發(fā)電機(jī)空冷器、油系統(tǒng)冷油器冷卻后回到蒸發(fā)空冷系統(tǒng)的涼水風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫，循環(huán)使用，并定期補(bǔ)充河水、軟水保持水質(zhì)。軟水管網(wǎng)的軟水為開機(jī)之前熱井進(jìn)行少量的補(bǔ)水，之后通過凝結(jié)水泵輸送到鋼后脫鹽水站，實(shí)現(xiàn)能源的完全回收利用。工藝流程圖1所示。

2.2 主要設(shè)備選擇

針對飽和蒸汽發(fā)電的汽輪機(jī)需做特有設(shè)計(jì)：通流部分各壓力級前設(shè)置疏水溝槽，末三級隔板設(shè)置除濕疏水環(huán)形槽，末一、二級葉片等進(jìn)汽邊硬化處理。汽輪機(jī)乏汽冷凝通常采用濕式水冷或直接空冷。本次采用蒸發(fā)空冷凝汽方式，直接空冷凝汽器最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)水，在運(yùn)行過程中基本不耗水。但風(fēng)機(jī)功耗相對較大，濕式水冷耗水量大，加大了噸鋼水耗指標(biāo)，蒸發(fā)空冷最大的優(yōu)點(diǎn)是空氣（顯熱）與水（潛熱）一起參與換熱，經(jīng)方案比較采用蒸發(fā)空冷凝汽方式。

主要設(shè)備：（1）汽輪機(jī)。汽輪機(jī)型號(hào)：S7.5-1.0；汽輪機(jī)組額定出力：7.5MW；進(jìn)汽量（采暖期）：15～35t/h，發(fā)電功率1.5～3.5 MW。進(jìn)汽量（非采暖期）：33～55t/h，發(fā)電功率3.5～5.5 MW。蒸汽壓力（G）：1.0MPa，蒸汽溫度： 飽和溫度180℃，生產(chǎn)廠家：青島捷能汽輪機(jī)廠。（2）發(fā)電機(jī)。型號(hào)：QF2W-9-2，額定功率：9MW，功率因數(shù)：0.8-0.9，勵(lì)磁型式：無刷勵(lì)磁，通風(fēng)方式：密閉自循環(huán)空氣冷卻，生產(chǎn)廠家：東風(fēng)電機(jī)廠。（3）板式蒸發(fā)空冷凝汽器。數(shù)量：3臺(tái)，型式：同流板式，排汽量：55t/h，排汽焓：2346.8kJ/kg，汽機(jī)背壓：12kPa，計(jì)算散熱量：32.4MW，換熱板片材質(zhì)：不銹鋼，配套風(fēng)機(jī)：（變頻），數(shù)量：3臺(tái)，功率：50.5x3 kW。（4）循環(huán)噴淋水泵。數(shù)量：4臺(tái)，型式：立式，流量：Q=242～346～415m3/h，揚(yáng)程：H=27～24～19.5m，電機(jī)功率：37kW。

2.3 廠房布置

廠房占地27m×21m，由機(jī)器間和端頭配電和控制室組成，機(jī)組采用縱向島式雙層布置，運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)標(biāo)高7.0米，跨度18米，縱向長度21米。汽機(jī)輔機(jī)設(shè)備在0.00米層布置。檢修場地設(shè)在0米層，設(shè)1臺(tái)16t/3.5t電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)。汽機(jī)間房頂15米層縱向布置3臺(tái)蒸發(fā)空冷器。汽輪機(jī)的DN2200排汽管道，穿汽機(jī)間墻面與房頂?shù)恼舭l(fā)空冷器進(jìn)口管相連。汽機(jī)間底層兩端設(shè)有通向室外的大門，可通行汽車。

3 運(yùn)行中存在問題

低壓飽和蒸汽發(fā)電與常規(guī)過熱蒸汽發(fā)電相比，系統(tǒng)循環(huán)熱效率較低。飽和蒸汽濕度大，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)電技術(shù)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。在機(jī)組常運(yùn)行時(shí)飽和蒸汽里摻部分過熱蒸汽后主蒸汽變?yōu)檫^熱度約5～10℃蒸汽，不但能徹底避免由于余熱回收蒸汽產(chǎn)量變化造

表1 送飽和蒸汽發(fā)電的富余蒸汽量

············

成飽和蒸汽發(fā)電機(jī)組負(fù)荷變化頻繁直至停車、飽和蒸汽含水量大容易造成水擊損壞葉片等事故，而且可實(shí)現(xiàn)發(fā)電負(fù)荷由當(dāng)前5000KW/臺(tái)提高到6000KW/臺(tái)，日增加發(fā)電量4.8萬KW。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析及節(jié)能情況

按照發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行后，如果高爐煤氣充足，則小時(shí)發(fā)電量可達(dá)6000kWh（純凝工況），全年發(fā)電運(yùn)行時(shí)間按7000小時(shí)計(jì)，則機(jī)組發(fā)電量 6000×7000 =4200萬kWh，按照每度電價(jià)格為0.5元計(jì)，則年發(fā)電收入為4200萬kWh×0.5元/Kwh=2100萬元，機(jī)組廠用電電量8%，4200萬kwh×8%×0.5=168萬元，循環(huán)水軟水補(bǔ)充水量5t/h， 7000×5×5.5=19萬元，循環(huán)水河水補(bǔ)充水量40t/h，7000×40× 1=28萬元，補(bǔ)充的過熱蒸汽量10t/h，7000X10X110=770萬元，綜合年經(jīng)濟(jì)效益：2100-168-19-28-770=1115萬元，項(xiàng)目年運(yùn)行時(shí)間按照7000小時(shí)計(jì)算，小時(shí)發(fā)電量為6000×7000 =4200萬kWh，折標(biāo)系數(shù)為3.5tce/萬kWh，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤為1.46萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。（萬kWh= 2866x萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤）。

5 結(jié)語

飽和蒸汽發(fā)電有利于節(jié)約資源和改善企業(yè)環(huán)境，產(chǎn)生的電能對企業(yè)的供電的補(bǔ)充，具有很好的經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益。節(jié)能減排好項(xiàng)目，值得在鋼鐵企業(yè)內(nèi)大力推廣。