鄧萬里，王曉明，熊高松

（寶山鋼鐵股份有限公司能源環(huán)保部，上海 200941）

前言

鋼鐵廠干法熄焦（Coke Dry Quenching,以下簡稱CDQ）發(fā)電兼顧了調(diào)節(jié)供應(yīng)蒸汽和發(fā)電的雙重作用，發(fā)電效率并非評判CDQ 的唯一指標(biāo)，但隨著發(fā)電成為CDQ 主要評價依據(jù)之一，通過對國內(nèi)四大鋼鐵廠發(fā)電效率等指標(biāo)分析，可一定程度透析企業(yè)蒸汽平衡優(yōu)化與提高CDQ發(fā)電效率的提升之路。

1 CDQ裝備情況

1985 年，我國從日本引進(jìn)干熄焦裝置正式投產(chǎn)運(yùn)行。2000 年國家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)了干熄焦技術(shù)與設(shè)備國產(chǎn)化“一條龍”項(xiàng)目[1]，到2014 年底我國干熄焦裝置已達(dá)178套[2]，國產(chǎn)化技術(shù)和設(shè)備得到全面開發(fā)和應(yīng)用。

本文選取的四大鋼鐵廠，共有焦?fàn)t12 組28 座，CDQ 配備率100%，配置了22 套干熄焦裝置和13 臺汽輪發(fā)電機(jī)，見表1。實(shí)際上，由于數(shù)臺汽輪機(jī)入口母管連通，13 臺汽輪發(fā)電機(jī)可分為6 組。CDQ 汽輪機(jī)型式包括高溫高壓雙抽凝式、高溫高壓單抽凝式、中溫中壓抽凝式、中溫中壓凝汽式、中溫中壓背壓式等5 種形式。B 鋼和D 鋼均只配備1 種機(jī)型，C鋼有3 種機(jī)型，A 鋼機(jī)型最多，4 臺機(jī)組各不相同。背壓式裝機(jī)容量在設(shè)計上明顯低于中壓中溫和高溫高壓機(jī)組（見圖1），是因?yàn)槠湔羝龉δ芰课幢M即全部送出。

裝機(jī)容量并非越大越好，后文會予以分析。

按單位焦?fàn)t設(shè)計產(chǎn)能CDQ 發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量，見表2，排序?yàn)椋築 鋼155 kW/t＞D 鋼135 kW/t＞A鋼133 kW/t＞C鋼129 kW/t。

2 總體指標(biāo)分析

四大鋼鐵廠焦炭產(chǎn)量、蒸汽回收量、CDQ 發(fā)電量等數(shù)據(jù)見表3。

表1 四大鋼鐵廠CDQ和焦?fàn)t設(shè)計參數(shù)

圖1 單位產(chǎn)量焦炭配置CDQ發(fā)電裝機(jī)功率

表2 焦?fàn)t和CDQ配備參數(shù)簡表

表3 焦炭產(chǎn)量和CDQ發(fā)電量等實(shí)際數(shù)據(jù)

從CDQ 發(fā)電總量、發(fā)電汽耗、噸焦發(fā)電來看，B鋼顯著領(lǐng)先于其它3 廠，這得益于其高溫高壓的機(jī)型，也與設(shè)備高效和較新有關(guān)。D 鋼的噸焦發(fā)電指標(biāo)和B 鋼相當(dāng)，“CDQ 出力與裝機(jī)功率比”明顯高于其他3 廠，這是因?yàn)槠浼兡龣C(jī)型不承擔(dān)供熱任務(wù)；D鋼蒸汽回收的參數(shù)最低，所以焦炭產(chǎn)汽率最高。C鋼由于配置了2 臺背壓式機(jī)組，總體發(fā)電汽耗大受牽制，而且CDQ 出力與裝機(jī)功率比最低，說明設(shè)計選型偏大，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象。

A 鋼焦?fàn)t蒸汽回收量322 t/h，由于CDQ 承擔(dān)了全廠的中壓蒸汽負(fù)荷（120 t/h）以及部分低壓蒸汽負(fù)荷，汽輪機(jī)平均進(jìn)汽總量只有170 t/h，影響了噸焦發(fā)電量。而衡量汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率的發(fā)電汽耗（汽輪機(jī)進(jìn)汽/發(fā)電量），A 鋼總體水平與D 鋼相當(dāng)。另外A 鋼是以4 臺發(fā)電機(jī)組對應(yīng)3 組焦?fàn)t，運(yùn)行時2#CDQ 或3#CDQ 多作為備用，考慮到這一點(diǎn)，A 鋼“CDQ出力與裝機(jī)功率比”應(yīng)在70%左右。

3 機(jī)組運(yùn)行分析

13 臺汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和指標(biāo)見表4，汽耗比較見圖2。

表4 各CDQ實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和指標(biāo)

圖2 CDQ發(fā)電汽耗

從表4 可以看出，A 鋼1#CDQ 發(fā)電汽耗為49.5t汽/萬kWh 大致與設(shè)計汽耗相當(dāng)。A 鋼2#CDQ 發(fā)電汽耗為44.9 t 汽/萬kWh，較設(shè)計值高了10%，是設(shè)備老化的結(jié)果。A 鋼3#CDQ 發(fā)電汽耗則高達(dá)225t汽/萬kWh，這固然與設(shè)備老化有關(guān)，而蒸汽管網(wǎng)壓力波動大、背壓高，是更主要的因素。由于走減溫減壓裝置向中壓蒸汽管網(wǎng)分流了大量蒸汽，A 鋼4#CDQ“吃不飽”負(fù)荷，發(fā)電汽耗39.3 t 汽/萬kWh 高于設(shè)計10%，并由于是全凝汽機(jī)組位列效率僅次于B 鋼。A 鋼當(dāng)年在四焦?fàn)t建設(shè)時未配置高溫高壓CDQ，現(xiàn)在看來是一種損失。

B 鋼2 臺高溫高壓機(jī)組汽耗為36.3～41.3 t 汽/萬kWh，大致與設(shè)計汽耗相當(dāng)。

C 鋼1～3#CDQ 發(fā)電機(jī)組對應(yīng)的干熄焦?fàn)t參數(shù)最高，設(shè)計壓力高達(dá)10.5～11.4 MPa，溫度550 ℃，優(yōu)于A 鋼1#CDQ（9.8 MPa/ 540 ℃）和B 鋼（9.0 MPa/ 535 ℃），承擔(dān)的供熱任務(wù)不算大，本應(yīng)表現(xiàn)出更高的效率，但發(fā)電汽耗（47.2 t 汽/萬kWh）顯然不理想。其CDQ 發(fā)電3 臺機(jī)組母管連通，主蒸汽壓力多在7～8 MPa（溫度510 ℃），干熄焦?fàn)t工況不理想時甚至低至6.5 MPa 左右，影響了機(jī)組效率。這主要是因?yàn)椋孩俑上ń範(fàn)t運(yùn)行不是很理想，存在如浮焦、風(fēng)阻過大、風(fēng)量不足、分風(fēng)分布不均勻的現(xiàn)象，C 鋼認(rèn)為鍋爐自然循環(huán)模式難以克服產(chǎn)汽壓力的波動；②C 鋼1～3#CDQ 發(fā)電隸屬于動力廠，焦?fàn)t和干熄焦由焦化公司管轄，雙方在運(yùn)行上溝通不夠，不像其它3 個鋼鐵廠CDQ 發(fā)電與焦?fàn)t關(guān)系密切。

圖3 為各CDQ 汽輪發(fā)電機(jī)年運(yùn)轉(zhuǎn)小時數(shù)。其中，D 鋼運(yùn)轉(zhuǎn)小時數(shù)最高；B 鋼1#機(jī)當(dāng)年下半年才投運(yùn)；C鋼1#2#3#發(fā)電機(jī)群因干熄焦產(chǎn)汽率不足（也可能有設(shè)計選型的“大馬拉小車”因素），運(yùn)轉(zhuǎn)時間較少。正如前文已述，A 鋼因CDQ 需承擔(dān)供熱負(fù)荷以及背壓式機(jī)組運(yùn)行的制約，2#和3#CDQ 汽輪發(fā)單機(jī)運(yùn)行時間僅有數(shù)百小時。

圖3 各CDQ機(jī)組的年運(yùn)轉(zhuǎn)小時數(shù)

4 結(jié)語

結(jié)合上述分析，對四大鋼鐵廠CDQ 運(yùn)行情況進(jìn)行綜合評價，如表5所示。

表5 各CDQ運(yùn)行情況評價

總的來說，高溫高壓鍋爐及CDQ 機(jī)組的發(fā)電量優(yōu)于中壓CDQ 系統(tǒng)，已得到公認(rèn)，也是干熄焦技術(shù)發(fā)展的方向。但發(fā)電量與CDQ 機(jī)群的組合、承擔(dān)的中低壓蒸汽負(fù)荷、機(jī)爐之間的協(xié)調(diào)密切相關(guān)。四大鋼鐵廠中，B 鋼CDQ 發(fā)電效果最好，其次是D 鋼。C鋼則因未充分利用高壓蒸汽能量，故總體評價居下。A 鋼1#和4#CDQ 其實(shí)單機(jī)運(yùn)行效率很高，如果能進(jìn)一步通過加強(qiáng)全廠余熱蒸汽回收、削減蒸汽使用負(fù)荷，CDQ還有提升發(fā)電量的空間。