飽和蒸汽發電技術在鋼鐵企業的應用研究

李杰

摘要：新時期，鋼鐵工業的發展面臨著資源和環境的雙重影響，因此，主要針對飽和蒸汽發電技術在鋼鐵企業的應用進行分析。主要以廣東省某鋼鐵廠的飽和蒸汽發電技術為例，基于該鋼鐵廠余熱資源應用現狀，從飽和蒸汽發電系統應用進行分析，并對該鋼鐵廠飽和蒸汽發電技術的布置應用提出具體的要求。

關鍵詞：飽和蒸汽發電技術;鋼鐵企業;軋鋼系統;余熱蒸汽

中圖分類號：TM617

文獻標識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.070

隨著國家經濟的快速發展，國家對節能減排的要求也在不斷提高，在這個過程中，鋼鐵廠的余熱蒸汽利用情況卻不容樂觀。面對這種情況，必須要對低壓飽和蒸汽發電技術進行全面應用，從而有效降低環境污染，實現節能減排，還能夠緩解企業的用電需求，降低鋼鐵廠總體能耗情況，從而促進鋼鐵企業可持續發展。

1 鋼鐵廠余熱資源應用現狀

鋼鐵企業在冶煉發展的過程中會產生較多的余熱資源，尤其是一些低品質的預熱，比如豎爐蒸汽、轉爐汽化冷卻系統蒸汽、加熱爐蒸汽。這些蒸汽會因為品質較低而被直接放散，或被用于采暖，在此情況下，造成資源的大幅度浪費，而對蒸汽輪機參數進行調節，從而利用飽和蒸汽帶動蒸汽輪機發電，可為企業運行提供充足的電力資源，也能夠降低廢棄等有害氣體的產生。

目前，鋼鐵工業不斷發展，資源、環境都面臨著嚴重的制約，隨著時間的推移，資源環境問題會更加嚴重，想要讓鋼鐵工業實現可持續發展，就必須要科學、合理地分配資源。以廣東省某鋼鐵廠為例，首先簡單了解該鋼鐵廠的余熱資源利用現狀，從收集到的數據情況來看，該鋼鐵廠中轉爐和軋鋼系統產生的蒸汽并沒有得到有效利用，大量的余熱被放散。針對該鋼鐵廠的軋鋼高棒加熱爐、軋鋼棒材加熱爐、軋鋼板材加熱爐、60 t轉爐的賦予飽和蒸汽量來看，這其中還有很多剩余蒸汽。這四個項目的富余蒸汽量為7 t/h、3t/h、15 t/h、18 t/h。通過這個數據可知，該鋼鐵廠必須要建立形成良好的飽和蒸汽發電系統，以此達到節省創效的根本目的。企業目前擁有兩座50t煉鋼轉爐，這兩座轉爐平均煉鋼4 000 -4 200 t/d，兩座轉爐均配有煙罩冷卻余熱鍋爐，余熱鍋爐設計壓力為1.6 MPa，正常情況下，2臺轉爐均運行。這些余熱蒸汽因為目前沒有用途，暫作對空排放，實際工作壓力為0.6 - 0.8 MPa，同時為2臺余熱鍋爐各配置了一臺50 m3蓄熱器。根據該企業的預熱資源情況來看，開展工程蒸汽利用裝機勢在必行，發電技術也要進行全面改善，從而為鋼鐵廠的持續發展和科學運行提供全面的科技支持，在設置過程中要充分考慮到發電的運行情況、運行時間、正常產余熱蒸汽旦[1]。

2 飽和蒸汽發電系統應用分析

2.1 發電系統工藝流程

為了保證發電系統的穩定運行，本文對老區煉鋼轉爐、高棒、棒材、板材這四個內容中的蒸汽進行匯總后，讓其進入到飽和蒸汽發電系統中，對機組做功。在此基礎上，發電系統做功完成后，產生的乏汽也會進入到冷凝器中進行冷凝，進而通過凝結水泵，從而實現循環利用。

2.2 發電系統主機設備參數

該鋼鐵廠中使用了純凝汽式汽輪機、發電機等設備，這些主機設備的參數也要進行全面設置，從而保證設備的穩定運行。設備為山東某汽輪機廠，主要的技術參數包括型號、進汽壓力、進汽溫度、飽和溫度、設計轉速、額定功率、額定進汽量、額定排汽壓力、冷卻水溫度等。此外，附帶的主要技術參數也要進行全面設定，包括型號、額定電壓、額定功率、額定電流、額定轉速、功率因數、臨界轉速、突然短路電磁力矩倍數。需要注意的是，突然短路電磁力矩倍數要控制在7.09，以此讓設備得到穩定的運行[2]。

2.3 發電系統輔助設備技術參數

通過上文的分析可知，為了形成良好的循環系統，在實際應用的過程中，該鋼鐵廠新建了循環水泵房，以此為發電機組循環提供冷卻水，相應的設備參數也要得到全面分析。考慮到轉爐生產的周期性特點，讓轉爐汽化冷卻系統產氣也存在間斷性的問題。

此外，鋼鐵廠設備產生的蒸汽、蒸汽的壓力、溫度、產氣量都是不固定的，會隨著時間的推移而發生變化，因此，必須要保證發電機組的持續運行，從而讓蒸汽長期穩定在一個壓力下，維持系統的穩定運行。

3 飽和蒸汽發電系統應用案例

3.1 飽和蒸汽發電系統應用

通過上文對飽和蒸汽發電系統的研究，本文以廣東省某鋼鐵廠布置的飽和蒸汽發電系統為例，針對具體的布置應用展開分析。該鋼鐵廠在布置飽和蒸汽發電系統之前，為了保證系統的正常運行，在設計飽和蒸汽發電系統的同時，還設計了循環水系統和油系統輔助運行，保證整個系統的穩定性、可靠性和安全性。針對飽和蒸汽發電系統進行設計，具體內容為：①在出口處安裝1臺蓄熱器，利用蓄熱器將蒸汽波動控制在一定范圍內，保證蒸汽得到最大程度的收集，從而為汽輪機工作運行提供充足的能量。②在每個轉爐余熱鍋爐的蒸汽管道系統中，分別安裝3個閥門，即穩壓閥、止回閥和關斷閥;讓2臺轉爐產生的余熱蒸汽，通過蓄熱器進入蒸汽母管，最終通向電站。

除了上述幾個布置之外，還要對軋鋼加熱爐等進行分析，具體內容如下：①該鋼鐵廠中的3座軋鋼加熱爐產生的余熱，在鍋爐出口形成蒸汽后，直接匯集到設置好的蒸汽管道中，經過蒸汽管道與余熱電站之問的支架，直接進入余熱電站;②鋼鐵廠中轉爐產生的余熱蒸汽以及軋鋼系統中產生的余熱蒸汽在電站進行匯合后，通過設置好的蒸汽管道，經過蒸汽管道和汽輪機主汽門之問的支架，進入到汽輪機主汽門;⑧余熱蒸汽形成飽和蒸汽，進入到汽輪發電機組中實現發電，發電過程中產生的凝結水，經過循環冷卻水系統的凝結水泵加壓后，再次返回到轉爐和軋鋼余熱鍋爐中的補充水箱內，作為補充水，重新進入余熱鍋爐中，再次生成余熱蒸汽，形成一個大的循環系統，不僅充分利用了余熱資源，同時也有效降低了水資源的消耗情況，這對于工廠企業發展而言，起著至關重要的作用[3]。

3.2 循環冷卻水系統

循環冷卻水系統是支持輔助飽和蒸汽發電系統應用之一，這種循環冷卻水系統的工藝流程較為復雜，在實際應用的過程中涉及到的內容較多。系統的核心設備為通風冷卻塔，這種通風冷卻塔可以實現循環供水，在飽和蒸汽發電系統的基礎上，可以進一步降低用水量，還能夠減少占地面積。需要注意的是，這種循環冷卻供水系統對補給水的質量要求較高，必須要滿足以下幾個方面的要求：①補給水中的懸浮物含量不能超過20 mg/L;②補給水的pH值范圍在6.5≤pH值≤9.5;⑧補給水的碳酸鹽硬度≤250 mg/L（CaC03計）;④補給水的水源必須要山企業提供，保證系統的穩定運行。

3.3 油系統應用分析

在使用飽和蒸汽發電系統發電的過程中，為了保證汽輪機的控制系統動作可以在啟動、停止、工作的過程中得到落實，就要通過油壓系統控制汽輪機的運行，因此該企業還額外安裝了1臺主油泵，借助這個油泵保證汽輪機工作穩定，在汽輪機工作過程中油系統也可以穩定實現供油，并且在汽輪機非正常運行時采用另外1套電動油泵實現供給。該鋼鐵廠為了保證汽輪機可以長久持續運行，避免發生故障停機，分別配備了2個潤滑油泵，即低壓交潤滑油泵和直流潤滑油泵，在此情況下，如果汽輪機發生故障停機，相連接的設備也不會損壞。

3.4 主廠房設施布置情況

在全面掌握了3個系統的安裝布置情況后，針對該鋼鐵廠主廠房的布置情況進行分析：該企業的主廠房為封閉式，根據相關標準要求，廠房的抗震設防烈度應為8度。將IX3 MW余熱電站布置在主廠房，并且采用二列式的方式進行布置，同時山西向東依次布置汽機房。不僅如此，在主廠房中還布置了電氣綜合控制問、電氣主控室、熱工控制室等空問，其中，汽機問的跨度和長度分別為12.00m、18m，而運轉層標高為6.000 m，在這個過程中，汽輪發電機組采用縱向布置。該鋼鐵廠還在其中布置了1臺橋式起重機，軌頂標高為13.000 m。為了滿足主廠房的通風采光要求，還在屋頂部設置了白然通風機和采光板，需要注意的是，電氣綜合控制室的跨度和運轉層標高為8.5 m、6.000 m。

4 總結

綜上所述，飽和蒸汽余熱發電工程對于工業企業而言具有重要的意義，通過這個系統不僅可以讓余熱資源得到充分利用，為發電工程提供充足的供給，而且落實了節能減排政策，并且降低工程所需要承擔的工程造價問題。不僅如此，飽和蒸汽余熱發電工程在使用過程中不會產生污染，屬于環保型項目。

參考文獻：

[1]孟海泳，黃充飽和蒸汽發電技術在鋼鐵企業的應用[J]中國水運（下半月），2018，18（5）：102，112.

[2]劉穎，馬永鋒.低壓飽和蒸汽發電技術在鋼鐵企業的應用[J].冶金動力，2016（3）：34-37

[3]馬賽，趙建波.飽和蒸汽發電技術在某鋼鐵企業的應用實例[J].應用能源技術，2014（3）：33-35.