低壓飽和蒸汽發電在邯鋼的應用

楊彩虹（河北鋼鐵邯鄲集團設計院有限公司，河北邯鄲 056000）

低壓飽和蒸汽發電在邯鋼的應用

楊彩虹
（河北鋼鐵邯鄲集團設計院有限公司，河北邯鄲 056000）

鋼鐵企業在煉鋼、軋鋼等工藝生產過程中汽化冷卻裝置產生大量低溫低壓飽和蒸汽，除少量自用外，大部分低壓飽和蒸汽往往得不到合理利用，只能冬季用于采暖，夏季大部分對空放散，既污染了環境，又造成了能源的極大浪費。本文對鋼鐵企業在生產過程中會產生大量低壓飽和蒸汽得不到有效利用而大量放散問題，研究了采用低壓飽和蒸汽發電，在減少環境污染的同時有效的回收了二次能源，節約了大量工質損耗。

鋼鐵企業 低壓飽和蒸汽發電 節能減排

近年來為了合理利用低品位的蒸汽，采用低壓飽和蒸汽發電技術，既改善了環境，又產生電能，對企業的電力供應進行補充。

1 飽和蒸汽產量現狀

送飽和蒸汽發電的富余蒸汽量如表1。

由表1可知，送往發電富余飽和蒸汽量具有以下特點：采暖期和非采暖期差異較大；由于RH真空及其它用戶用汽的不連續性，因而富余飽和蒸汽存在流量及壓力的波動變化。本工程飽和蒸汽發電設計參數如下：非采暖期蒸汽量按：73～110t/h，采暖期蒸汽量：31～75t/h，蒸汽進汽壓力1.0～1.3MPa（飽和溫度）。

2 飽和蒸汽發電系統

根據全廠蒸汽平衡后富余飽和蒸汽量，設置2臺套7.5MW單缸、單進汽、飽和蒸汽凝汽式汽輪機組及9MW空冷式同步交流發電機組。年發電能力4500萬Kwh。

2.1 生產工藝

利用煉鋼轉爐生產過程中產生的蒸汽及1.0Mpa蒸汽管網中的蒸汽來驅動汽輪發電機組并網發電。其工藝流程如下：

圖1 工藝流程圖

煉鋼轉爐產生的蒸汽經蓄熱站穩壓之后進入1.0Mpa蒸汽管網，輸送至汽輪機組。蒸汽的膨脹做功推動汽輪機帶動發電機發電，將蒸汽蘊含的熱能轉化為發電機出口的電能，再經升壓后輸送至開關站并入電網。做功以后的蒸汽通過蒸發空冷系統凝結成凝結水，由凝結水泵加壓后經過軸封加熱器輸送到鋼后脫鹽水站。循環水站的冷卻水經蒸發空冷系統、汽輪機凝汽器、發電機空冷器、油系統冷油器冷卻后回到蒸發空冷系統的涼水風機進行降溫，循環使用，并定期補充河水、軟水保持水質。軟水管網的軟水為開機之前熱井進行少量的補水，之后通過凝結水泵輸送到鋼后脫鹽水站，實現能源的完全回收利用。工藝流程圖1所示。

2.2 主要設備選擇

針對飽和蒸汽發電的汽輪機需做特有設計：通流部分各壓力級前設置疏水溝槽，末三級隔板設置除濕疏水環形槽，末一、二級葉片等進汽邊硬化處理。汽輪機乏汽冷凝通常采用濕式水冷或直接空冷。本次采用蒸發空冷凝汽方式，直接空冷凝汽器最大的優點是節水，在運行過程中基本不耗水。但風機功耗相對較大，濕式水冷耗水量大，加大了噸鋼水耗指標，蒸發空冷最大的優點是空氣（顯熱）與水（潛熱）一起參與換熱，經方案比較采用蒸發空冷凝汽方式。

主要設備：（1）汽輪機。汽輪機型號：S7.5-1.0；汽輪機組額定出力：7.5MW；進汽量（采暖期）：15～35t/h，發電功率1.5～3.5 MW。進汽量（非采暖期）：33～55t/h，發電功率3.5～5.5 MW。蒸汽壓力（G）：1.0MPa，蒸汽溫度： 飽和溫度180℃，生產廠家：青島捷能汽輪機廠。（2）發電機。型號：QF2W-9-2，額定功率：9MW，功率因數：0.8-0.9，勵磁型式：無刷勵磁，通風方式：密閉自循環空氣冷卻，生產廠家：東風電機廠。（3）板式蒸發空冷凝汽器。數量：3臺，型式：同流板式，排汽量：55t/h，排汽焓：2346.8kJ/kg，汽機背壓：12kPa，計算散熱量：32.4MW，換熱板片材質：不銹鋼，配套風機：（變頻），數量：3臺，功率：50.5x3 kW。（4）循環噴淋水泵。數量：4臺，型式：立式，流量：Q=242～346～415m3/h，揚程：H=27～24～19.5m，電機功率：37kW。

2.3 廠房布置

廠房占地27m×21m，由機器間和端頭配電和控制室組成，機組采用縱向島式雙層布置，運轉平臺標高7.0米，跨度18米，縱向長度21米。汽機輔機設備在0.00米層布置。檢修場地設在0米層，設1臺16t/3.5t電動雙梁橋式起重機。汽機間房頂15米層縱向布置3臺蒸發空冷器。汽輪機的DN2200排汽管道，穿汽機間墻面與房頂的蒸發空冷器進口管相連。汽機間底層兩端設有通向室外的大門，可通行汽車。

3 運行中存在問題

低壓飽和蒸汽發電與常規過熱蒸汽發電相比，系統循環熱效率較低。飽和蒸汽濕度大，用于汽輪機發電易發生水蝕現象，因此飽和蒸汽發電技術關鍵是如何保證飽和蒸汽的品質、干度和壓力的穩定。在機組常運行時飽和蒸汽里摻部分過熱蒸汽后主蒸汽變為過熱度約5～10℃蒸汽，不但能徹底避免由于余熱回收蒸汽產量變化造

表1 送飽和蒸汽發電的富余蒸汽量

············

成飽和蒸汽發電機組負荷變化頻繁直至停車、飽和蒸汽含水量大容易造成水擊損壞葉片等事故，而且可實現發電負荷由當前5000KW/臺提高到6000KW/臺，日增加發電量4.8萬KW。

4 經濟效益分析及節能情況

按照發電機組正常運行后，如果高爐煤氣充足，則小時發電量可達6000kWh（純凝工況），全年發電運行時間按7000小時計，則機組發電量 6000×7000 =4200萬kWh，按照每度電價格為0.5元計，則年發電收入為4200萬kWh×0.5元/Kwh=2100萬元，機組廠用電電量8%，4200萬kwh×8%×0.5=168萬元，循環水軟水補充水量5t/h， 7000×5×5.5=19萬元，循環水河水補充水量40t/h，7000×40× 1=28萬元，補充的過熱蒸汽量10t/h，7000X10X110=770萬元，綜合年經濟效益：2100-168-19-28-770=1115萬元，項目年運行時間按照7000小時計算，小時發電量為6000×7000 =4200萬kWh，折標系數為3.5tce/萬kWh，年節約標準煤為1.46萬噸標準煤。（萬kWh= 2866x萬噸標準煤）。

5 結語

飽和蒸汽發電有利于節約資源和改善企業環境，產生的電能對企業的供電的補充，具有很好的經濟及環保效益。節能減排好項目，值得在鋼鐵企業內大力推廣。