天鐵180 t工業鍋爐發電機組節能技術開發

李昌盛，余秀峰

（天津天鐵冶金集團有限公司動力廠，河北涉縣 056404）

天鐵180 t工業鍋爐發電機組節能技術開發

李昌盛，余秀峰

（天津天鐵冶金集團有限公司動力廠，河北涉縣 056404）

介紹天鐵180 t工業鍋爐發電機組節能技術。該技術充分利用富余高爐煤氣和焦爐煤氣發電供熱。通過燃料配比、工藝控制技術開發、優化工藝系統和采用人、機、電一體化管理的新型管理模式等措施，提高了發電能力，經濟效益顯著。

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1 引言

節能減排是鋼鐵工業發展過程中面臨的重大戰略性任務。在宏觀層面上，要求對產業結構和布局進行調整，將節能減排的發展理念貫穿于鋼鐵生產的各環節，建立全行業的節能減排生產體系。在微觀層面上，要求企業提高能源利用效率，節約能源，減少排放。

天鐵2007年新建2 600 m3高爐1座、60孔7 m焦爐2座，產生約185 000 Nm3/h的富余高爐煤氣及12 000 Nm3/h的富余焦爐煤氣。為充分回收富余高爐煤氣及焦爐煤氣，提高能源利用效率，公司決定于2009年新建一臺180 t/h純燃煤氣余熱鍋爐、一臺25 MW余熱汽輪發電機組。這樣，不僅可以解決環境污染問題，還可充分利用二次能源，符合國家相關的環保、節能政策。同時，與燃煤火力發電相比，可以減少向大氣中排放的CO2氣體，對改善日益嚴重的溫室效應和酸雨的環境污染也將發揮積極的作用。2009年11月15日，180 t/h鍋爐對外網進行送汽；2009年12月15日，25 MW汽輪發電機正式并網發電。

2 主要技術性能指標

2.1 鍋爐主要技術參數

新建180 t/h鍋爐型號為JG-180/3.82-Q，是中溫中壓參數、自然循環全燃高爐煤氣鍋爐，在高爐煤氣不足時，可摻燒焦爐煤氣或輕柴油，輕柴油不小于30%額定負荷，點火用焦爐煤氣。設計高爐煤氣低位發熱值為3 045 kJ/Nm3。鍋爐主要技術參數見表1。

表1 鍋爐主要技術參數

2.2 汽輪發電機技術參數表

汽輪機為中溫中壓、單缸、沖動、抽汽凝汽式汽輪機，型號為C25-3.43/0.49。其主要技術參數見表2。

表2 汽輪發電機主要技術參數

發電機為25 MW空冷汽輪發電機，型號為QFW-25-2。采用靜止可控硅勵磁,主要技術參數見表3。

表3 主要技術參數

3 主要改造內容

3.1 燃料配比

考慮到與廠區原有蒸汽系統匹配，鍋爐主蒸汽參數定為中溫中壓，為∏型自然循環蒸汽鍋爐。所需燃料為高爐煤氣及焦爐煤氣，當純燒高爐煤氣時能滿足鍋爐在40%～100%之間穩定運行，此時鍋爐所需最高的高爐煤氣流量為183 345 Nm3/h；當摻燒30%焦爐煤氣（按熱量比）時，鍋爐能保證在滿負荷下穩定運行，此時所需的燃料量為高爐煤氣128 345 Nm3/h，焦爐煤氣97 800 Nm3/h。而目前生產過程中可以產生約185 000 Nm3/h的富余高爐煤氣及12 000 Nm3/h的富余焦爐煤氣，滿足鍋爐的使用要求。

3.2 燃燒器

燃燒器采用擴散型旋流式，爐內蓄熱穩燃裝置，使燃料在爐內充分燃燒。

3.3 汽輪發電機組選型

考慮到與原廠區主汽供熱參數的匹配，汽輪機采用中溫中壓、單缸、沖動、抽汽凝汽式汽輪機，發電機為30 MW空冷汽輪發電機，采用靜止可控硅勵磁。

3.4 工藝流程

經過凈化、調壓、穩壓處理后的高、焦爐煤氣分別送至集氣柜，再通過架空敷設的方式送至爐前，分別從鍋爐的燃燒器送入爐膛燃燒。燃燒所需要的空氣由送風機供給，送風機先把冷空氣送到空氣預熱器加熱后，再通過熱風道將熱空氣送入爐膛。鍋爐燃燒生成的煙氣經過熱器、省煤器、空氣預熱器換熱后由引風機抽出，經高100 m，出口內徑為3.5 m的煙囪排入大氣。

3.5 工藝控制技術開發

3.5.1 鍋爐系統

（1）為保證鍋爐運行的安全性與穩定性，在鍋爐房前的燃氣管道上均裝設壓力上、下限控制器，以保障燃氣壓力在燃氣鍋爐燃燒器要求的燃氣壓力范圍之內。因燃氣屬有毒、易燃、易爆氣體，故將燃氣管道均布置在室外，另外在燃氣總管道上設置有盲板閥和快速切斷閥、放散閥。在支管、干管上設置防爆閥、阻火器等措施，保證燃氣鍋爐燃燒系統安全穩定的運行。

（2）由于燃氣鍋爐在燃燒過程如果控制不當，爐膛中可產生大量的混合氣體，極易爆燃，以及燃氣鍋爐的燃燒方式為空間燃燒，燃燒速度較快的特點，因此，對燃氣的監測就至關重要。根據本工程燃氣的成分可知，CO、H2、CH4為易燃易爆氣體，且CO是有毒氣體，故對燃氣的檢測設備和隔離設施采取如下措施：①在爐膛出口處設有燃氣含量檢測點，在線實施監測煤氣燃燒后CO、H2、CH4濃度，其中CO設兩套監視儀表；②鍋爐本體附近安裝多點燃氣檢測探頭，控制室內設CO監測點4個，H2監測點2個，CH4監測點2個，以監視燃氣泄露情況；③設置爐膛火焰工業電視，實時監視爐膛火焰燃燒情況；④燃氣管道上設液動快關閥和電動蝶閥，在鍋爐運行中出現火焰異常熄滅、汽包水位異常和爐膛壓力異常等情況時，可迅速切斷燃氣供應，防止燃氣進入爐膛；⑤燃氣管道設蒸汽吹掃及多點放散，以保證置換并排盡可燃氣體；⑥燃氣進入爐膛前設阻火器，防止爐膛回火。

3.5.2 發電系統

（1）汽輪機在電網頻率48.5～50.5范圍內能夠連續穩定運行。

（2）調整發電機功率因數運行，降低發電機電壓。10#發電投產后直接向鐵前38 MW電動鼓風機站輸送電能。由于鐵前38 MW同步電動機本身發出一部分無功，致使10#發電機出口的電壓高達11 kV，嚴重影響了發電機組及附屬設備安全穩定運行，且所發的無功向電網倒送，功率因數極低，導致每月邯鄲供電局大量罰款。根據實際情況，將10#發電機功率因數提高到0.97運行，鐵前38 MW同步電動機功率因數調整到0.98運行，使發電機少發9 MW無功，發電機出口電壓降到10.5 kV，解決了發電機出口電壓高和無功向系統倒送問題。

（3）電抗器并聯大容量可恢復高速開關（FSR），降低能耗。采用FSR裝置與限流電抗器并聯，不但保留了串聯電抗器限制短路電流的功能，而且解決了限制短路電流而串聯限流電抗器所帶來的巨大電能損耗、系統電壓波動加劇、強大的漏磁場對變配電站內金屬構架及鋼筋混凝土產生附加熱損耗、震動以及電磁輻射對人身心健康造成重大傷害等一系列問題。

3.6 優化工藝系統

為減少熱量的損失，所有表面溫度高于50℃的管道及設備進行保溫，保溫采用經濟厚度計算法，做到投資省、熱耗低、綜合效益好。

汽輪機控制系統采用先進成熟的數字式電液控制系統，能使汽輪機在各種工況下長期經濟、安全、穩定運行。

各系統裝有能源計量表進行計量，對工藝參數和設備運行狀況采用計算機監控，使各設備持續處于高效工況區穩定運行。

鍋爐連續排污水、蒸汽管道疏水、汽輪機本體疏水等均回收至擴容罐，重新利用。

3.7 管理模式

為了節約人力資源，優化崗位人員配置，提高勞動效率，新建180 t/h余熱鍋爐及25 MW余熱汽輪發電機組的管理模式采用人、機、電一體化管理。

4 實施效果

180 t/h工業鍋爐發電機組節能技術開發是利用富余高爐煤氣185 000 Nm3/h、焦爐煤氣12 000 Nm3/h發電供熱項目，在節能降耗、轉化增值方面具有積極的促進作用，符合國家產業政策。投產后，每年減少外購電量20 328萬kWh。年節能效果折合52 598 t標準煤。創效益：2 552.16萬元。

10#發電機功率因數由0.8提高到0.97運行，鐵前38 MW同步電動機功率因數調整到0.98運行，使發電機少發9 MW無功，發電機出口電壓由11 kV降到10.5 kV，解決了發電機出口電壓高和無功向系統倒送問題。

排污水及各種疏水回收至擴容罐重新利用，節約了水資源。

5 結論

天鐵180 t工業鍋爐發電機組節能技術充分利用了富余高爐煤氣和焦爐煤氣發電供熱。通過燃料配比、工藝控制技術開發、優化工藝系統和采用人、機、電一體化管理的新型管理模式等技術開發，大大提高了機組的發電能力，效益顯著。

Development of Energy Saving Technique of Generating Unit of Tiantie 180 t Industrial Boiler

Li Changsheng,Yu Xiufeng
(Power Plant,Tianjin Tiantie Metallurgy Group Company Limited,She County,Hebei Province 056404,China)

The paper introduces the energy saving technique of Tiantie 180 t industrial boiler generating unit,which utilizes superfluous BF gas and coke oven gas to generate heat for supply.Measures are taken of controlling fuel ratio,developing process control technique,optimizing process system and adopting a new management mode with human,and mechanical and electrical equipment integration.Power generating capacity was increased and economic effect remarkable.

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李昌盛，男，工程師，1996年畢業于沈陽黃金學院計算機應用與維護專業，現從事技術質量管理工作，擔任技術質量部主管。

（收稿 2012－03－27 編輯 崔建華）