饱和蒸汽发电在钢铁企业中的应用研究

摘  要：本文就饱和蒸汽发电在钢铁企业中的应用进行研究，以新建3.55MW饱和蒸汽发电机组项目为具体实例，指出该项目中发电机组运行时会浪费较多地饱和蒸汽资源和水、电能源的问题，基于此情况，决定采用纯凝式低压饱和蒸汽发电机组，能够将低压饱和蒸汽转化为电能，改造后的汽轮机会产生30t/h冷凝水，真正实现了可循环利用，有效降低设备运行期间的电能消耗，同时也进一步促进了钢铁工业的发展。

关键词：饱和蒸汽发电;钢铁企业;发电机组;技术应用

对于我国钢铁工业发展的实际状况进行详细了解，发现其正面临着环境和资源两个方面的困境，饱和蒸汽发电技术的具体运用不仅能够有效降低发电机组运行期间消耗的能源，还能最大程度上减少对周围环境造成的污染，真正意义上实现节能减排。在此背景下，要求钢铁企业合理运用饱和蒸汽发电机组，能够有效缓解对于电力资源的需求问题，坚实保障钢铁企业能够真正实现可持续发展。

1 工程概况

该项目为新建3.55MW饱和蒸汽发电机组，建设地点为原电炉蒸汽拖动区域，该项目建设的主要目的是减少低压饱和蒸汽放散，在最大程度上提高其利用率，有效提高自发电所占比例。与此同时，该项目的建设内容主要包括供配电系统、厂房利旧改造、循环冷却水系统、旧设备拆除，共计投资1145.067万元，资金回收周期为15个月，项目的建设周期为合同生效后4个月。

2 3.55MW饱和蒸汽发电机组新建方案

2.1 方案确定

在制定3.55MW饱和蒸汽发电机组新建方案时，设计人员充分考虑钢铁企业蒸汽的平衡状况，非采暖季节状况下，该项目钢铁企业发电机组低压饱和蒸汽的富余量为30t/h左右，规格为0.8MPa，将该部分能量回收之后，能够建设1套3550KW凝汽式汽轮机，并为其配套异步交流发电机，其中发电机的额定功率为3550KW[1]。

2.1.1 机组选择

设计人员在选择3.55MW饱和蒸汽发电机组时，充分利用公司的低压饱和蒸汽管网富余蒸汽，建设一套汽轮发电机组，综合考虑低压饱和蒸汽的富余量选择纯凝气式汽轮机，其额定输出功率为3550kw。同时，设计人员考虑到部分蒸汽持续富裕时段因素，最终选择10KV 3550kw 高压交流异步电动机，将部分特钢生产区域富余的饱和蒸汽作为主要汽源。

2.1.2 选择机组汽源

选择机组汽源时，该项目设计人员详细了解钢铁企业的低压饱和蒸汽产汽区域，主要包括轧钢、炼钢、特钢区域;而特钢区域缺少用汽设备，主要采用大棒副产蒸汽、电炉均并入管网的方式，轧钢区域设有2MW饱和蒸汽发电、炼钢区域设有3.55MW饱和蒸汽发电，其中在特钢区域实际运输蒸汽过程中，由于输送距离较长等的因素，导致汽源出现较大损失，结合此情况，3.55MW饱和蒸汽发电机组实际建设时，设计人员选择300m原有DN250蒸汽管道，从电炉分厂原蒸汽拖动DN250进汽总管接出，该设计方式能够有效降低DN150蒸汽管道、原有汽水分离器对汽源造成的不利影响，最大程度上提高3.55MW饱和蒸汽发电机组的经济效益[2]。

2.1.3 并网模式

该项目中增设了高压并网开关柜，将机组发电纳入到企业中，以新增高压柜为并网接入点，充分利用原有除尘风机房，将电缆通道设置在35KV新区变高压室内，增设高压电缆，凭借原电炉除尘风机带动低压配电室，其间运用蒸汽拖动形式，操作室设置在特钢区域。

2.1.4 项目选址

3.55MW饱和蒸汽发电机组选址时，该项目设计人员综合考虑各种因素，决定将3550KW汽轮机异步发电装置设置在电炉除尘风机厂房内部，将蒸汽拖动厂改造成为汽轮机主厂房，并将原有汽轮机装置拆除，依据该项目建设方案要求改造原有低压配电室，在北侧院落位置设置一座循环水池，规格为600m3，根据该项目设计要求配置冷却塔，规格为2000t/h，并增设循环水泵3台，规格为1000t/h*3，合理配置回水和供水管道。同时，综合考虑施工难度和工程量因素，充分利用地上空间设置水池[3]。

2.2 装备技术特点

就3.55MW饱和蒸汽发电机组装备技术特点节进行分析后可知，该项目中发电机组主要包括电气室、汽机主厂房、供水系统和循环水池。其中，设计土建及主厂房时，有关人员充分考虑汽机汽封存在局部漏气状况，为了更好地控制蒸汽拖动厂房内部的湿度，在汽机与电炉除尘风机中间设置了一道隔墙;设计热力系统时，设计人员要将3.55MW低压饱和蒸汽发电机组的额定进汽压力设置为0.8MPa（a），特定进气流量设置为28t/h;设计水系统时，应用开式循环冷却供水方式机组的循环水量为1800m3/h、供水温度在33℃之内，供水压力为0.30MPa左右，回水温度始终在43℃之内;开展自控系统设计时，采用远程控制与现场控制结合方式，现场控制设置了操作台和工程师站、远程控制设置操作员站2套，集中至发电主控室DCS内部，完全可以满足一键启停要求。

2.3 主要技术经济指标

分析该项目3.55MW饱和蒸汽发电机组的主要技术经济指标可知汽机的发电功率为3500kw，当进汽压力达到0.8MPa的情况下，进汽流量可以达到28t/h。

2.4 主要部件

该项目设计人员在设计3.55MW饱和蒸汽发电机组时非常重视主要设备选型工作，主要设备具体规格型号如下：多级饱和蒸汽凝汽式汽轮机共一台，规格为3550kW;凝汽器共1台，640m2;凝结水泵共3台，规格为40t/h、50m、7.5kw;水環真空泵共2台，规格为600m3/H、17kw等。同时，针对主体设备技术参数进行分析可知，该项目设计人员选择的汽轮机为饱和蒸汽凝汽式汽轮机，型号为N3.55-0.8，主蒸汽流量28t/h，主蒸汽参数为0.8/175MPa/℃，排汽压力（绝压）为10kPa，蒸汽单耗为8kg/kwh，额定转速为3000rpm，转速调节范围为100-4000rpm，内效率在75%以上，汽轮机的旋转方向为由汽轮机向电机方向看为顺时针;发电机型式为交流异步发电机，型号为YKS系列，额定功率为3550Kw，额定电压为10kv，功率因数在0.89以上，额定转速在2985rpm以上，级数为2，相数为3，冷却方式为IC81W，绝缘等级为F级。

3 经济、社会效益分析

3.1 经济效益

对于该项目的经济效益进行分析，设计人员充分利用厂区规划内土地，其间并不需要增加规划土地，在一定程度上节省了土地费用。同时还利用了现有的电炉蒸汽拖动厂房，并且新增了其他机组配套设备和设施，该项目的前期费用为10万元，设计、咨询和监理费用54.94万元，设备费用730.22万元，建安费用255.36万元，基本预备费用1145.067万元，项目资产本身属于联峰实业动力厂，主要采用凝汽式汽轮机发电机组收集炼钢、电炉富余低压饱和蒸汽，运用于汽轮机发电工作中，不仅在一定程度上提高了蒸汽的利用水平，还有效降低了蒸汽放散，避免出现资源浪费现象，依据0.7MPa平均进汽压力计算，该项目可以增加清水用水量30t/h、净发电符合2700kw，按照凝汽式汽轮机发电机组年运行时间开展计算，10个月水费为1.6058元/t、电费为0.55元/kWh，考虑到项目运用远程无人操作控制方式，发电机组运行过程中无人工成本，按照0.05元/kwh年度设备维保费用折算，项目正式投产之后，年新增发电效益为937万元[4]。

3.2 社会效益

該项目投产之后，并不会产生污染气体和固体废弃物，不仅能够有效降低钢铁企业蒸汽放散而产生的噪音和“白雾”，还能有效改善钢铁企业周围的环境，提升居民生活区域的整体质量，完全符合国家能源利用和环境保护政策要求。

4 结束语

为了更好地利用钢铁企业的余热资源，设计人员依据该项目要求，开展3.55MW饱和蒸汽发电机组新建方案工作，充分明确新建方案，科学掌握3.55MW饱和蒸汽发电机组的装备和技术特点，合理设置主要技术经济指标，依据企业发展状况选择主要部件，并就新建方案的经济和社会效益进行分析，能够有效降低钢铁企业的能源消耗，同时进一步提升其整体价值水平。

参考文献：

[1] 马赛， 赵建波. 饱和蒸汽发电技术在某钢铁企业的应用实例[J]. 应用能源技术， 2014（3）：3.

[2] 蔡发明， 邹永红. 饱和蒸汽发电在钢铁厂的应用[C]// 第三届全国冶金节水，污水处理技术研讨会暨莱钢现场节水经验交流会文集. 2007.

[3] 刘颖， 马永锋. 低压饱和蒸汽发电技术在钢铁企业的应用[J]. 冶金动力， 2016（3）：4.

[4] 李杰. 饱和蒸汽发电技术在钢铁企业的应用研究[J]. 微计算机信息， 2019， 000（008）：160，封3.

作者简介：陈国军，1976年8月，男，籍贯：江苏省张家港市，汉，本科，工程师，研究方向：火力发电。