蒸汽梯級(jí)利用技術(shù)在大型蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

辛小波　李艷雷　李青松　辛小敏

摘要：我國(guó)大型鋼企業(yè)的蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)利用效率普遍較低，大量的能質(zhì)在這一環(huán)節(jié)中被浪費(fèi)，進(jìn)一步提高了鋼鐵企業(yè)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)成本，給鋼鐵企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失。文章針對(duì)這一現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)于蒸汽利用過(guò)程中的能量和水分損失進(jìn)行具體分析，提出使用蒸汽梯級(jí)利用技術(shù)來(lái)減少鋼鐵企業(yè)在蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)的質(zhì)能浪費(fèi)，提高企業(yè)的蒸汽利用率。

關(guān)鍵詞：蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)；蒸汽梯級(jí)利用技術(shù)；鋼鐵企業(yè)；運(yùn)營(yíng)成本；能量損失；水分損失 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK018 文章編號(hào)：1009-2374（2015）04-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0314

在我國(guó)，鋼鐵企業(yè)是主要的資源消耗企業(yè)，大量的化石能源的使用給我國(guó)實(shí)際的能源使用情況帶來(lái)了很大的負(fù)擔(dān)。蒸汽作為鋼鐵企業(yè)主要使用的能量介質(zhì)，在實(shí)際的鋼鐵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能量傳導(dǎo)起到了巨大的作用，據(jù)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)的蒸汽系統(tǒng)的能源用占總能耗的10%。這一數(shù)字看似不高，但是實(shí)際的能量消耗還是相當(dāng)大的，所以鋼鐵企業(yè)的節(jié)能工作需要關(guān)注蒸汽系統(tǒng)的節(jié)能節(jié)水能力，這樣才能全面提高鋼鐵企業(yè)的技能能力，減少能量的浪費(fèi)和化石能源的使用，提高企業(yè)效益。

1 鋼鐵企業(yè)蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

鋼鐵企業(yè)的蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)一直落后于國(guó)際的水平，因?yàn)殇撹F企業(yè)的能源節(jié)約一直得不到重視，而且蒸汽系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)中的能源占用率不夠明顯，所以蒸汽管網(wǎng)的節(jié)能建設(shè)一直得不到重視，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)的鋼鐵企業(yè)的蒸汽系統(tǒng)的實(shí)際資源使用效率為30%左右，而國(guó)外的效率已經(jīng)達(dá)到60%，現(xiàn)階段已經(jīng)有所超出。而我國(guó)蒸汽系統(tǒng)的提高效率工作依然沒(méi)有受到重視，這就成為了我國(guó)鋼鐵企業(yè)與國(guó)外鋼鐵企業(yè)成本差距的原因之一。

通過(guò)一定的資料收集發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的蒸汽系統(tǒng)可以通過(guò)使用蒸汽壓力進(jìn)行分級(jí)，從中可以發(fā)現(xiàn)，鋼鐵企業(yè)中的使用蒸汽的部分氣壓一般都在1.6MPa以下，但是蒸汽管網(wǎng)中的蒸汽實(shí)際輸送氣壓為4.0MPa，在使用之前就需要進(jìn)行降壓和降溫的流程造成了大量的能源浪費(fèi)。再有蒸汽凝結(jié)水的回收利用情況也很不好，具體而言，新興鑄管股份有限公司武安工業(yè)區(qū)一年使用的蒸汽量為60萬(wàn)噸左右，通過(guò)測(cè)算其中冷凝水有36萬(wàn)噸。

而實(shí)際利用的量?jī)H為15萬(wàn)噸，這是一個(gè)非常懸殊的比例，也就是說(shuō)有30多萬(wàn)噸的水被浪費(fèi)，而經(jīng)過(guò)合理的回收利用方法，冷凝水的回收利用量可以提高到32萬(wàn)噸左右，這就可以為企業(yè)節(jié)省相當(dāng)大量的資金和資源，減少了實(shí)際的水資源浪費(fèi)。

2 蒸汽梯級(jí)利用的原理

蒸汽梯級(jí)利用原理主要遵照的是蒸汽在流通過(guò)程中減少熱量主動(dòng)或者被動(dòng)散失的機(jī)會(huì)，通過(guò)對(duì)于企業(yè)實(shí)際的蒸汽使用情況進(jìn)行分析，對(duì)于產(chǎn)生大量能量環(huán)節(jié)進(jìn)行專項(xiàng)的優(yōu)化和改善。在這一思想指導(dǎo)下，在蒸汽系統(tǒng)中的主要蒸汽使用環(huán)節(jié)進(jìn)行蒸汽的數(shù)據(jù)測(cè)量，在進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)籌。

遵循熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，通過(guò)計(jì)算整理系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)需要的能量和被散失掉的能量，保證系統(tǒng)的能量使用平衡，通過(guò)保溫、余熱回收等方式進(jìn)行對(duì)于蒸汽管網(wǎng)的優(yōu)化工作，減少在蒸汽傳輸階段造成的熱量散失。通過(guò)蒸汽梯級(jí)利用，將應(yīng)用蒸汽的部門(mén)進(jìn)行具體的劃分，在保證部門(mén)使用蒸汽足夠的情況下，適當(dāng)降低，傳輸蒸汽的氣壓以減少主動(dòng)降溫減壓過(guò)程中的熱量散失。

實(shí)際上蒸汽梯級(jí)利用的原理，是以統(tǒng)籌規(guī)劃的方式，將鋼鐵企業(yè)使用蒸汽系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化和完善，通過(guò)對(duì)于蒸汽使用部門(mén)的所需氣壓、溫度等多個(gè)蒸汽指標(biāo)進(jìn)行全面規(guī)劃，在滿足使用的同時(shí)，減少主動(dòng)或者被動(dòng)的能量浪費(fèi)和水汽浪費(fèi)。而且梯級(jí)利用中一個(gè)重要的蒸汽使用概念是在蒸汽使用的環(huán)節(jié)中，利用其他工作所造成的降溫減壓情況，滿足后續(xù)工作中的低溫低壓蒸汽需要。也就是說(shuō)，可以將部門(mén)A和部門(mén)B的蒸汽管道串聯(lián)，在部門(mén)A因?yàn)槭褂谜羝笤斐蓽p溫減壓的蒸汽傳輸?shù)讲块T(mén)B中，部門(mén)B就可以直接使用或者簡(jiǎn)單處理使用，這樣就減少了一個(gè)減溫減壓的環(huán)節(jié)。蒸汽梯次利用這一技術(shù)實(shí)質(zhì)上并不涉及具體的新技術(shù)和新科技，是一種可以直接在實(shí)際的企業(yè)蒸汽管網(wǎng)完善中直接使用的技術(shù)。

3 蒸汽梯級(jí)利用技術(shù)在蒸汽管網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 降溫降壓中的能量再利用

事實(shí)上，相較于蒸汽管網(wǎng)的完善，減溫減壓站環(huán)節(jié)更加的重要，事實(shí)上80%的能量浪費(fèi)來(lái)源于使用蒸汽部門(mén)的主動(dòng)浪費(fèi)行為。管網(wǎng)中的蒸汽壓一般為1.6MPa，水汽溫度在260℃左右，這樣的情況下，部門(mén)在使用蒸汽時(shí)就需要進(jìn)行特定的降溫降壓后才能使用，這一工作一般由減溫減壓站負(fù)責(zé)，也就是說(shuō)大量的能量在這一環(huán)節(jié)中被主動(dòng)地逸散到環(huán)境中。對(duì)于鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，大幅度降低管網(wǎng)內(nèi)的蒸汽壓力和溫度是不現(xiàn)實(shí)的，而蒸汽管網(wǎng)進(jìn)行特供式改造既浪費(fèi)資金，又影響生產(chǎn)，所以不能以降低管網(wǎng)內(nèi)的蒸汽壓力作為減少降溫減壓環(huán)節(jié)能量浪費(fèi)的方式，只能從降溫減壓環(huán)節(jié)所散失掉的能量入手進(jìn)行再利用工作。恰當(dāng)?shù)慕禍亟祲悍绞骄涂梢院芎玫刈龅侥芰康脑倮茫梢允褂寐輻U膨脹機(jī)作為降溫降壓的手段，主要的目的是通過(guò)螺桿膨脹來(lái)吸收熱量，轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，比如電能等，現(xiàn)階段使用螺桿膨脹機(jī)帶動(dòng)大型風(fēng)機(jī)或者水泵起到發(fā)電的作用。同時(shí)也可以使用蒸汽的余壓進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)這一減少浪費(fèi)的

方式。

3.2 凝結(jié)水的再利用

鋼鐵企業(yè)事實(shí)上也是用水大戶，其用水的主要環(huán)節(jié)就是利用水作為簡(jiǎn)單的降溫介質(zhì)，然后水蒸氣將作為主要的能量傳播介質(zhì)在鋼鐵企業(yè)中使用，這樣一來(lái)有大量的水分在蒸汽網(wǎng)絡(luò)中被浪費(fèi)掉。蒸汽系統(tǒng)中有一部分浪費(fèi)是不可避免的，但是可以避免的部分還有很多。凝結(jié)水的價(jià)值主要包括兩個(gè)方面，剩余熱值和軟化水。剩余熱值是指蒸汽在整個(gè)蒸汽系統(tǒng)中被利用后有相當(dāng)一部分熱量，是無(wú)法進(jìn)行相關(guān)的商場(chǎng)活動(dòng)的，比如溫度不足或者壓力不足，將這些蒸汽重新加熱加壓是沒(méi)有價(jià)值的，所以一般來(lái)說(shuō)這部分熱值都被放棄。但是蒸汽的剩余熱值和軟化水是蒸汽價(jià)值的四分之一，也就是說(shuō)即使將蒸汽在排放前都有效的利用，還是有25%的價(jià)值被浪費(fèi)掉，這是一種嚴(yán)重的浪費(fèi)行為。對(duì)于這一部分的蒸汽可以用來(lái)供暖、供熱等，而且一般來(lái)說(shuō)，水蒸氣凝結(jié)后的水質(zhì)十分干凈，也就是說(shuō)可以作為生活用水以供應(yīng)到生產(chǎn)和生活中。而且這一部分凝結(jié)水也是可以利用到鋼鐵企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中，再加熱成為水蒸汽的。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼鐵企業(yè)是我國(guó)的能源使用大戶，長(zhǎng)期的粗放式生產(chǎn)已經(jīng)形成一定的浪費(fèi)定式，但是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的開(kāi)展，鋼鐵企業(yè)作為國(guó)家重要的支柱產(chǎn)業(yè)有必要起到帶頭作用，而且鋼鐵企業(yè)降低能耗也有利于企業(yè)的自身成長(zhǎng)，降低生產(chǎn)成本增加經(jīng)濟(jì)效益，可以說(shuō)是一舉多得的行為。所以鋼鐵企業(yè)的蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)將是企業(yè)節(jié)能的重要領(lǐng)域，而且長(zhǎng)期沒(méi)有相應(yīng)的節(jié)能手段的蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)有更大的節(jié)能潛力，實(shí)施蒸汽梯級(jí)利用技術(shù)可以大幅度降低能量和資源消耗。所以蒸汽梯級(jí)利用技術(shù)在在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用不僅符合國(guó)家對(duì)于鋼鐵企業(yè)節(jié)能的要求，同樣也可以為鋼鐵企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：辛小波（1976-），男，河北衡水人，新興鑄管股份有限公司武安工業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理部總調(diào)度室工程師，研究方向：鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本控制。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）