飽和蒸汽發電在天鐵的應用

江彥軍 （天津天鐵冶金集團動力廠,河北涉縣 056404)

飽和蒸汽發電在天鐵的應用

江彥軍 （天津天鐵冶金集團動力廠,河北涉縣 056404)

天鐵煉鋼廠轉爐汽化冷卻系統回收的飽和蒸汽因其品位低而難以充分利用。通過對煉鋼轉爐汽化冷卻系統回收蒸汽用于發電的可行性進行探討和論證，對轉爐汽化冷卻系統蒸汽系統進行工藝優化和改進，應用回收蒸汽發電關鍵技術，成功地實現了飽和蒸汽的完全回收并轉化為高品質電能，避免了蒸汽放散，節約了電能。

飽和蒸汽 發電 汽輪機 蓄熱器 改進

1 前言

近年來，國家大力提倡循環經濟、綠色經濟、低碳經濟，作為高能耗的鋼鐵企業而言，節能顯得更為重要。不斷地提高能源的綜合利用效率，降低綜合能耗，成為企業可持續發展和競爭的必然趨勢。天鐵在煉鋼生產中，煉鋼轉爐汽化冷卻系統回收的蒸汽因其壓力波動大，含水量高，冬季用于生活取暖，夏季大部分蒸汽則放散，造成了熱能的浪費且污染了環境[1]。天鐵集團根據煉鋼廠現狀，將轉爐汽化冷卻系統回收的蒸汽，通過蒸汽系統的完善和工藝的優化實現了飽和蒸汽發電，經濟效益和社會效益顯著。

2 蒸汽產量現狀

天鐵煉鋼車間現有3座45 t/h轉爐，正常生產每座產汽量為12 t/h，3座轉爐共產生飽和蒸汽量是36 t/h，汽包出口蒸汽壓力0.8 MPa;加熱爐汽化冷卻產汽10 t/h，汽包出口蒸汽壓力0.8 MPa;管網富裕蒸汽12～15 t/h，壓力0.3～0.5 MPa，溫度180℃。總計富裕蒸汽58～61t/h。

3 飽和蒸汽發電方案確定

3.1 可行性分析

由于煉鋼轉爐生產作業的特點，造成其產生的汽化冷卻汽流量及壓力波動大，且為飽和蒸汽，品位較低，直接用于發電無論對于汽輪機組本體安全性還是生產組織連續運行都產生重要影響。為此，結合公司實際提出了對汽輪機采用雙路供汽，即一路為煉鋼轉爐汽化冷卻汽，另一路為低壓管網部分富裕的蒸汽（用于穩定機組運行)。通過采用這一方案，可確定轉爐汽化冷卻系統回收的飽和蒸汽可用于發電。

3.2 主體設備選型

由于轉爐汽化冷卻系統發生的蒸汽波動較大，確定與蒸汽量相匹配的裝機容量關系到初期成本和運行的經濟性。若發電機組選組裝機容量大，則機組長期處于低負荷造成初期投資的浪費;若發電機組裝機容量小，則會造成的蒸汽放散和熱能的浪費。通過增加蓄熱器可實現轉爐和加熱爐汽化冷卻汽汽壓的平穩和完全回收，若汽壓的選定與低壓管網汽壓相當（～0.5 MPa)，進汽溫度≥150℃，以此為依據可得出汽輪機汽耗率7.92 kg/kW.h（汽輪機廠家提供)，蒸汽流量以61 t/h計算，最大發電量可達到7.7 MW，汽輪發電機組主要配置及相關參數如下。

（1) 汽輪機參數

型號:S8-0.6

額定功率/MW:8

額定轉速/r/min:3 000

進汽壓力/MPa（A):0.5

進汽溫度/℃: ～152（飽和)

額定進汽量/t/h:61

（2) 發電機參數

型號：QF-9/6.3

有功功率/MW：9

定子電壓/kV：6.3

額定轉速/r/min：3 000

頻率/Hz：50

功率因數：0.8(滯后)

勵磁方式：無刷勵磁

冷卻方式：空氣冷卻

4 關鍵技術

由于煉鋼轉爐汽化冷卻系統產生的蒸汽為飽和蒸汽，濕度大，同時汽源壓力不穩定，用于汽輪機發電易發生水蝕現象。因此，飽和蒸汽發電機技術的關鍵是如何保證飽和蒸汽的品質、干度和壓力的穩定。

4.1 蒸汽品質的改善

煉鋼廠原轉爐汽化冷卻系統用冷卻水采用軟化水，不但影響汽化冷卻系統的換熱效果，產生的蒸汽也易在汽輪機內產生結垢而阻塞汽輪機流道，影響汽輪機的安全經濟運行。為此，采用化學除鹽水管網對原有水源進行了置換，并將汽輪機凝結水并入除鹽水管網，在提高汽化冷卻系統的換熱效果同時，有效地保證了蒸汽品質，并維持了基本的汽水平衡。見圖1。

4.2 蒸汽壓力的平穩

根據轉爐配置情況，增設了4臺150 m3蓄熱器。轉爐汽化冷卻蒸汽先進入蓄熱器，經過蓄熱器將不連續的、流量波動大的蒸汽轉變成相對穩定的、連續供應的蒸汽供送至汽輪發電機。蓄熱器補水由除鹽水管網引一路管道接至蓄熱器。蓄熱器排污水進入排污擴容器后排入排污井。見圖1。

4.3 蒸汽干度的提高

（1) 經蓄熱器穩壓后的蒸汽進入分汽缸，而低壓管網富裕蒸汽也進入分汽缸（進分汽缸時設逆止門)，在汽壓相對較低時，汽輪機運行實現了雙路汽源供汽，見圖1。由于低壓管網蒸汽具有30℃的過熱度，因此在雙路供汽的情況下有效地保證蒸汽干度，實際運行表明蒸汽過熱度平均達到15℃以上。

（2) 分汽缸出口蒸汽管道上設置蒸汽濾潔器，進一步提高了蒸汽干度，尤其當轉爐汽化冷卻汽壓力高而低壓管網蒸汽不能進入分汽缸時，作用愈加明顯，有效地增加了系統的運行平穩可靠性，提高了發電效率。

圖1 飽和蒸汽發電熱力工藝

4.4 汽輪機組的改進

（1) 在運行調節方式上對汽輪機各級疏水進行少量的放散，通過擴容器至凝汽器對其回收，減少凝結水對末級葉片的沖蝕。此外，汽輪機末一、二級葉片進行激光硬化處理，增強了機組運行的抗水蝕能力。

（2) 為進一步減小蒸汽壓力的波動對汽輪機安全性的影響，機組控制增加了以調節汽輪機進汽壓力為主，功率調節為輔的負荷調節方式。這種運行方式雖然電負荷不易穩定，但有效地保證了機組進汽壓力的穩定。

5 結束語

飽和蒸汽發電最大的技術瓶頸是解決飽和蒸汽對汽輪機的沖蝕，通過對工藝的優化及機組制造方面的改進，實現了飽和蒸汽發電。該項目自2009年6月投入生產以來，汽輪機組振動、軸位移、瓦溫等各運行參數穩定可靠。盡管由于轉爐產汽的不連續性，造成了電負荷的波動，但對煉鋼轉爐產生的飽和蒸汽進行了完全回收，避免了蒸汽放散及其產生的污染，節能減排的效果顯著。

[1]何世文，徐玉林，裴永紅.轉爐汽化冷卻回收蒸汽用于發電技術的實踐[J].冶金能源,2009（5)：51～53.

Application of Saturated Steam Power Generation in TIANTIE

Jiang Yanjun

The saturated steam recovered from converter evaporative cooling system at Tiantie Steel-making Subsidiary could not be fully used due to its low grade.The discussion and demonstration of power generation feasibility by the said steam,the process optimization and improvement of the steam system and the adoption of the critical technique of power generation by recovered steam successfully accomplished the full recovery of the saturated steam,which was converted into high quality electric energy.Consequently,the steam emission was avoided and electric energy saved.

saturated steam,power generation,steam turbine,regenerator,improvement

（收稿 2010－10－20 責編 趙實鳴)

江彥軍，2003年畢業于河北工業大學熱能與動力工程專業，現在天鐵集團動力廠從事汽輪機運行管理工作。