饱和蒸汽发电技术在某钢铁企业的应用实例

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(北京中冶设备研究设计总院有限公司，北京 100029)

饱和蒸汽发电技术在某钢铁企业的应用实例

马赛，赵建波

(北京中冶设备研究设计总院有限公司，北京 100029)

针对某钢铁企业转炉及加热炉的蒸汽现状，建设一座3MW余热电站用于有效回收利用转炉及加热炉蒸汽。文中从余热利用方案、主要设备参数、余热利用系统、主厂房布置等方面进行了论述，详细介绍了饱和蒸汽发电技术在该钢铁企业的应用情况。饱和蒸汽发电技术的应用为节能减排、环境保护做出了巨大贡献，同时也为企业创造了可观的经济效益。

余热发电；节能；余热回收；饱和蒸汽

0 引 言

节能减排是钢铁工业发展过程中面临的重大战略性任务。在宏观层面上，要求对产业结构和布局进行调整，将节能减排的发展理念贯穿于钢铁生产的各环节，建立全行业的节能减排生产体系。在微观层面上，要求企业提高能源利用效率，节约能源，减少排放[1]。

钢铁工业节能减排工作的成效关系到全社会整体节能减排工作的成效。如何挖掘节能潜力、降低能耗和产品成本、取得较好的经济效益，已成为各钢铁企业的当务之急[2]。

为此，某钢铁企业把节能减排作为调整优化结构、转变钢铁生产发展方式的突破口，大力采用节能减排先进工艺技术和节能措施，提出建设本工程，用以降低吨钢成本，节约能源和保护环境，增强企业的市场竞争力，为企业的可持续发展注入新的活力，使企业的发展建立在节约能源和保护环境的基础上，真正实现协调和可持续发展。

1 饱和蒸汽发电技术简介

钢铁企业在冶炼、轧钢过程中产生较多的余热资源，特别是一些低品质余热，例如：竖炉蒸汽、转炉汽化冷却系统蒸汽、加热炉蒸汽。这些蒸汽由于品质较低在企业中往往被直接放散，或者仅用于采暖，造成了余热资源的大量的浪费。饱和蒸汽发电技术主要是通过对蒸汽参数进行调节优化，利用饱和蒸汽带动蒸汽轮机发电。此项技术不但有效利用了蒸汽余热，避免了能源浪费，为企业创造了较好的经济效益，且在此过程中不产生额外的废气、废渣、粉尘和其他有害气体，是节能环保新技术。

2 余热资源现状及利用方案

目前，某钢铁企业生产过程中产生的蒸汽，主要情况如下：

(1) 转炉余热蒸汽

企业目前拥有50吨炼钢转炉两座，每天炼钢平均4 000～4 200 t/d，两座转炉均配有烟罩冷却余热锅炉，余热锅炉设计压力为1.6 MPa，正常情况下，2台转炉均运行。这些余热蒸汽因为目前没有用途，暂作对空排放，实际工作压力0.6～0.8 MPa，2台余热锅炉共配50 m3蓄热器一台。根据现场统计以及相关经验测算，2台转炉正常运行时大约可产饱和蒸汽14 t/h。

(2)轧钢系统余热蒸汽

企业另有轧钢加热炉3座，为了保证加热炉使用寿命，每台加热炉都配备了炉罩冷却余热锅炉，3台加热炉炉体都比较小，每台余热锅炉正常运行可产蒸汽约4 t/h，按照目前运行状况，一般情况运行2座加热炉考虑，正常产余热蒸汽共计8 t/h左右也将对空排放。

根据现有余热资源情况，工程蒸汽利用装机方案如图1所示。

图1 装机方案

3 主要设备参数简介

工程中转炉系统产生的蒸汽(0.6 MPa，饱和，14 t/h)和轧钢系统加热炉产生的蒸汽(0.6 MPa，饱和，8 t/h)进入凝汽式汽轮机进而带动发电机进行发电。

工程采用山东青能动力股份有限公司生产的3 MW凝汽式汽轮机及配套发电机，主要技术数据见表1和表2。

表1 3 MW凝汽式汽轮机主要技术数据

表2 发电机主要技术数据

频率：50 HZ， 接法：Y，

励磁调节系统为双通道数字型，励磁调节装置应具备自身故障保护、报警功能。发电机最大允许超载10%，连续运行，可电动运行时间不小于2小时。

4 余热利用系统简介

4.1饱和蒸汽系统

由于转炉生产工艺的周期性，转炉汽化冷却系统产生蒸汽也周期性变化，为了不影响汽轮发电机组的正常运行必须考虑采用稳压设备以平稳转炉汽源压力后，才可进入汽轮机发电，确保整个系统的稳定性及可靠性。在转炉余热锅炉蒸汽管道出口安装1台蓄热器，从而保证把从蓄热器出口蒸汽波动控制到一定范围，以提高汽轮机工作的稳定性。在每台转炉余热锅炉蒸汽管道系统中，分别安装有稳压阀、止回阀和关断等阀门，2台转炉余热蒸汽经过蓄热器后汇集到1根蒸汽母管，然后通过支架接至电站。

3座轧钢加热炉余热锅炉出口蒸汽直接汇集到1根蒸汽管道，通过支架接至余热电站；

转炉余热蒸汽和轧钢系统余热蒸汽在电站汇合后，通过1根蒸汽管道接至汽轮机主汽门。

饱和蒸汽进入汽轮发电机组发电，产生的凝结水由凝结水泵加压，返回到转炉和轧钢余热锅炉的补充水箱，作为余热锅炉的补充水，重新生成余热蒸汽，又回到发电系统中，使余热锅炉系统汽水形成循环使用，从而减少了此部分蒸汽的浪费，因此节约了水资源。

4.2循环冷却水系统

循环冷却水系统工艺流程为：经冷却塔冷却后的水通过收集水盘自流至循环水泵吸水池，经循环水泵升压后通过压力管道送至凝汽器、辅机冷却器，水携带热量后再通过压力管道送至冷却塔冷却，此后进行下一次循环。

循环冷却供水系统的补给水质量要求如下：悬浮物含量不超过20 mg/L，pH值不应小于6.5且不宜大于9.5，水的碳酸盐硬度宜小于250 mgL /(CaCO3计)，水源由企业提供。

循环水冷却系统采用带有机力通风冷却塔的循环供水方案，不但能够节约用地，还可减少用水量。

4.3油系统

为了保证汽轮机在启动、停止和工作过程中各控制系统的动作，汽轮机通过油压系统控制，因此，本机组同轴安装1台主油泵保证汽轮机工作期间油系统供油，同时还配备1套电动油泵供给汽轮机非正常运行时的供油。汽轮机正常工作时润滑用油也同时由汽轮机自带油泵供油。为了保证汽轮机故障停机或启动润滑用油，还分别配备了低压交、直流润滑油泵，以确保汽轮机故障停机时设备不被损坏。

5 主厂房布置介绍

主厂房为封闭式，抗震设防烈度为8度。

1×3 MW余热电站布置为：主厂房为二列式布置，由西向东依次布置汽机房即AB跨、电气综合控制间BC跨。电气主控室、热工控制室集中布置在主厂房6.000 m运转层BC跨。

汽机间跨度12.00 mm，长度18 m，运转层标高6.000 mm，汽轮发电机组采用纵向布置，内设Q=10/3 t桥式起重机一台，轨顶标高13.000 m，屋架下弦标高16.000 m，屋顶部设有自然通风机和采光板，用以满足通风采光要求。

电气综合控制间跨度8.5 m，运转层标高6.000 m， 全长12 m，±0.000 m层布置高低压配电室，6.000 m运转层平台为电气、仪表集中控制室。

6 结 论

这个钢铁企业饱和蒸汽余热发电工程主要利用转炉及加热炉的饱和蒸汽资源，通过合理配置进行发电，有效节约了能源。整个工程投资造价较低，工程回收期较短，是短平快的项目，可使企业取得良好的经济效益，可有效降低钢铁企业用电所产生的高额费用。同时饱和蒸汽余热发电工程又属于环保型项目，不会产生二次污染，可为企业创造良好的环境效益。总之，某钢铁企业饱和蒸汽余热发电工程对于钢铁企业节能减排具有一定的借鉴意义。

[1] 吴金卓，马 琳，林文树.生物质发电技术和经济性研究综述[J].森林工程，2012，28(5)：102-106.

[2] 王绍文，杨景玲. 冶金工业节能与余热利用技术指南[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[3] 王 峰，王仁璞. 烧结机尾烟气余热发电的探究[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

马 赛(1986-)，男，河北人，硕士，北京中冶设备研究设计总院有限公司，主要研究方向：余热发电及钢铁企业能源资源综合利用。

TM61

：B

：1009-3230(2014)03-0033-03