天铁180 t工业锅炉发电机组节能技术开发

李昌盛，余秀峰

（天津天铁冶金集团有限公司动力厂，河北涉县 056404）

天铁180 t工业锅炉发电机组节能技术开发

李昌盛，余秀峰

（天津天铁冶金集团有限公司动力厂，河北涉县 056404）

介绍天铁180 t工业锅炉发电机组节能技术。该技术充分利用富余高炉煤气和焦炉煤气发电供热。通过燃料配比、工艺控制技术开发、优化工艺系统和采用人、机、电一体化管理的新型管理模式等措施，提高了发电能力，经济效益显著。

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1 引言

节能减排是钢铁工业发展过程中面临的重大战略性任务。在宏观层面上，要求对产业结构和布局进行调整，将节能减排的发展理念贯穿于钢铁生产的各环节，建立全行业的节能减排生产体系。在微观层面上，要求企业提高能源利用效率，节约能源，减少排放。

天铁2007年新建2 600 m3高炉1座、60孔7 m焦炉2座，产生约185 000 Nm3/h的富余高炉煤气及12 000 Nm3/h的富余焦炉煤气。为充分回收富余高炉煤气及焦炉煤气，提高能源利用效率，公司决定于2009年新建一台180 t/h纯燃煤气余热锅炉、一台25 MW余热汽轮发电机组。这样，不仅可以解决环境污染问题，还可充分利用二次能源，符合国家相关的环保、节能政策。同时，与燃煤火力发电相比，可以减少向大气中排放的CO2气体，对改善日益严重的温室效应和酸雨的环境污染也将发挥积极的作用。2009年11月15日，180 t/h锅炉对外网进行送汽；2009年12月15日，25 MW汽轮发电机正式并网发电。

2 主要技术性能指标

2.1 锅炉主要技术参数

新建180 t/h锅炉型号为JG-180/3.82-Q，是中温中压参数、自然循环全燃高炉煤气锅炉，在高炉煤气不足时，可掺烧焦炉煤气或轻柴油，轻柴油不小于30%额定负荷，点火用焦炉煤气。设计高炉煤气低位发热值为3 045 kJ/Nm3。锅炉主要技术参数见表1。

表1 锅炉主要技术参数

2.2 汽轮发电机技术参数表

汽轮机为中温中压、单缸、冲动、抽汽凝汽式汽轮机，型号为C25-3.43/0.49。其主要技术参数见表2。

表2 汽轮发电机主要技术参数

发电机为25 MW空冷汽轮发电机，型号为QFW-25-2。采用静止可控硅励磁,主要技术参数见表3。

表3 主要技术参数

3 主要改造内容

3.1 燃料配比

考虑到与厂区原有蒸汽系统匹配，锅炉主蒸汽参数定为中温中压，为∏型自然循环蒸汽锅炉。所需燃料为高炉煤气及焦炉煤气，当纯烧高炉煤气时能满足锅炉在40%～100%之间稳定运行，此时锅炉所需最高的高炉煤气流量为183 345 Nm3/h；当掺烧30%焦炉煤气（按热量比）时，锅炉能保证在满负荷下稳定运行，此时所需的燃料量为高炉煤气128 345 Nm3/h，焦炉煤气97 800 Nm3/h。而目前生产过程中可以产生约185 000 Nm3/h的富余高炉煤气及12 000 Nm3/h的富余焦炉煤气，满足锅炉的使用要求。

3.2 燃烧器

燃烧器采用扩散型旋流式，炉内蓄热稳燃装置，使燃料在炉内充分燃烧。

3.3 汽轮发电机组选型

考虑到与原厂区主汽供热参数的匹配，汽轮机采用中温中压、单缸、冲动、抽汽凝汽式汽轮机，发电机为30 MW空冷汽轮发电机，采用静止可控硅励磁。

3.4 工艺流程

经过净化、调压、稳压处理后的高、焦炉煤气分别送至集气柜，再通过架空敷设的方式送至炉前，分别从锅炉的燃烧器送入炉膛燃烧。燃烧所需要的空气由送风机供给，送风机先把冷空气送到空气预热器加热后，再通过热风道将热空气送入炉膛。锅炉燃烧生成的烟气经过热器、省煤器、空气预热器换热后由引风机抽出，经高100 m，出口内径为3.5 m的烟囱排入大气。

3.5 工艺控制技术开发

3.5.1 锅炉系统

（1）为保证锅炉运行的安全性与稳定性，在锅炉房前的燃气管道上均装设压力上、下限控制器，以保障燃气压力在燃气锅炉燃烧器要求的燃气压力范围之内。因燃气属有毒、易燃、易爆气体，故将燃气管道均布置在室外，另外在燃气总管道上设置有盲板阀和快速切断阀、放散阀。在支管、干管上设置防爆阀、阻火器等措施，保证燃气锅炉燃烧系统安全稳定的运行。

（2）由于燃气锅炉在燃烧过程如果控制不当，炉膛中可产生大量的混合气体，极易爆燃，以及燃气锅炉的燃烧方式为空间燃烧，燃烧速度较快的特点，因此，对燃气的监测就至关重要。根据本工程燃气的成分可知，CO、H2、CH4为易燃易爆气体，且CO是有毒气体，故对燃气的检测设备和隔离设施采取如下措施：①在炉膛出口处设有燃气含量检测点，在线实施监测煤气燃烧后CO、H2、CH4浓度，其中CO设两套监视仪表；②锅炉本体附近安装多点燃气检测探头，控制室内设CO监测点4个，H2监测点2个，CH4监测点2个，以监视燃气泄露情况；③设置炉膛火焰工业电视，实时监视炉膛火焰燃烧情况；④燃气管道上设液动快关阀和电动蝶阀，在锅炉运行中出现火焰异常熄灭、汽包水位异常和炉膛压力异常等情况时，可迅速切断燃气供应，防止燃气进入炉膛；⑤燃气管道设蒸汽吹扫及多点放散，以保证置换并排尽可燃气体；⑥燃气进入炉膛前设阻火器，防止炉膛回火。

3.5.2 发电系统

（1）汽轮机在电网频率48.5～50.5范围内能够连续稳定运行。

（2）调整发电机功率因数运行，降低发电机电压。10#发电投产后直接向铁前38 MW电动鼓风机站输送电能。由于铁前38 MW同步电动机本身发出一部分无功，致使10#发电机出口的电压高达11 kV，严重影响了发电机组及附属设备安全稳定运行，且所发的无功向电网倒送，功率因数极低，导致每月邯郸供电局大量罚款。根据实际情况，将10#发电机功率因数提高到0.97运行，铁前38 MW同步电动机功率因数调整到0.98运行，使发电机少发9 MW无功，发电机出口电压降到10.5 kV，解决了发电机出口电压高和无功向系统倒送问题。

（3）电抗器并联大容量可恢复高速开关（FSR），降低能耗。采用FSR装置与限流电抗器并联，不但保留了串联电抗器限制短路电流的功能，而且解决了限制短路电流而串联限流电抗器所带来的巨大电能损耗、系统电压波动加剧、强大的漏磁场对变配电站内金属构架及钢筋混凝土产生附加热损耗、震动以及电磁辐射对人身心健康造成重大伤害等一系列问题。

3.6 优化工艺系统

为减少热量的损失，所有表面温度高于50℃的管道及设备进行保温，保温采用经济厚度计算法，做到投资省、热耗低、综合效益好。

汽轮机控制系统采用先进成熟的数字式电液控制系统，能使汽轮机在各种工况下长期经济、安全、稳定运行。

各系统装有能源计量表进行计量，对工艺参数和设备运行状况采用计算机监控，使各设备持续处于高效工况区稳定运行。

锅炉连续排污水、蒸汽管道疏水、汽轮机本体疏水等均回收至扩容罐，重新利用。

3.7 管理模式

为了节约人力资源，优化岗位人员配置，提高劳动效率，新建180 t/h余热锅炉及25 MW余热汽轮发电机组的管理模式采用人、机、电一体化管理。

4 实施效果

180 t/h工业锅炉发电机组节能技术开发是利用富余高炉煤气185 000 Nm3/h、焦炉煤气12 000 Nm3/h发电供热项目，在节能降耗、转化增值方面具有积极的促进作用，符合国家产业政策。投产后，每年减少外购电量20 328万kWh。年节能效果折合52 598 t标准煤。创效益：2 552.16万元。

10#发电机功率因数由0.8提高到0.97运行，铁前38 MW同步电动机功率因数调整到0.98运行，使发电机少发9 MW无功，发电机出口电压由11 kV降到10.5 kV，解决了发电机出口电压高和无功向系统倒送问题。

排污水及各种疏水回收至扩容罐重新利用，节约了水资源。

5 结论

天铁180 t工业锅炉发电机组节能技术充分利用了富余高炉煤气和焦炉煤气发电供热。通过燃料配比、工艺控制技术开发、优化工艺系统和采用人、机、电一体化管理的新型管理模式等技术开发，大大提高了机组的发电能力，效益显著。

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，工程师，1996年毕业于沈阳黄金学院计算机应用与维护专业，现从事技术质量管理工作，担任技术质量部主管。

（收稿 2012－03－27 编辑 崔建华）