蒸汽梯级利用技术在大型蒸汽管网系统中的应用

辛小波　李艳雷　李青松　辛小敏

摘要：我国大型钢企业的蒸汽管网系统利用效率普遍较低，大量的能质在这一环节中被浪费，进一步提高了钢铁企业的实际运营成本，给钢铁企业带来一定的经济损失。文章针对这一现状，通过对于蒸汽利用过程中的能量和水分损失进行具体分析，提出使用蒸汽梯级利用技术来减少钢铁企业在蒸汽管网系统中出现的质能浪费，提高企业的蒸汽利用率。

关键词：蒸汽管网系统；蒸汽梯级利用技术；钢铁企业；运营成本；能量损失；水分损失 文献标识码：A

中图分类号：TK018 文章编号：1009-2374（2015）04-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0314

在我国，钢铁企业是主要的资源消耗企业，大量的化石能源的使用给我国实际的能源使用情况带来了很大的负担。蒸汽作为钢铁企业主要使用的能量介质，在实际的钢铁生产环节的能量传导起到了巨大的作用，据统计钢铁企业的蒸汽系统的能源用占总能耗的10%。这一数字看似不高，但是实际的能量消耗还是相当大的，所以钢铁企业的节能工作需要关注蒸汽系统的节能节水能力，这样才能全面提高钢铁企业的技能能力，减少能量的浪费和化石能源的使用，提高企业效益。

1 钢铁企业蒸汽管网系统现状

钢铁企业的蒸汽管网系统一直落后于国际的水平，因为钢铁企业的能源节约一直得不到重视，而且蒸汽系统在钢铁企业中的能源占用率不够明显，所以蒸汽管网的节能建设一直得不到重视，据统计我国的钢铁企业的蒸汽系统的实际资源使用效率为30%左右，而国外的效率已经达到60%，现阶段已经有所超出。而我国蒸汽系统的提高效率工作依然没有受到重视，这就成为了我国钢铁企业与国外钢铁企业成本差距的原因之一。

通过一定的资料收集发现，我国的蒸汽系统可以通过使用蒸汽压力进行分级，从中可以发现，钢铁企业中的使用蒸汽的部分气压一般都在1.6MPa以下，但是蒸汽管网中的蒸汽实际输送气压为4.0MPa，在使用之前就需要进行降压和降温的流程造成了大量的能源浪费。再有蒸汽凝结水的回收利用情况也很不好，具体而言，新兴铸管股份有限公司武安工业区一年使用的蒸汽量为60万吨左右，通过测算其中冷凝水有36万吨。

而实际利用的量仅为15万吨，这是一个非常悬殊的比例，也就是说有30多万吨的水被浪费，而经过合理的回收利用方法，冷凝水的回收利用量可以提高到32万吨左右，这就可以为企业节省相当大量的资金和资源，减少了实际的水资源浪费。

2 蒸汽梯级利用的原理

蒸汽梯级利用原理主要遵照的是蒸汽在流通过程中减少热量主动或者被动散失的机会，通过对于企业实际的蒸汽使用情况进行分析，对于产生大量能量环节进行专项的优化和改善。在这一思想指导下，在蒸汽系统中的主要蒸汽使用环节进行蒸汽的数据测量，在进行全面的数据整理和统筹。

遵循热力学第一定律和热力学第二定律，通过计算整理系统运转需要的能量和被散失掉的能量，保证系统的能量使用平衡，通过保温、余热回收等方式进行对于蒸汽管网的优化工作，减少在蒸汽传输阶段造成的热量散失。通过蒸汽梯级利用，将应用蒸汽的部门进行具体的划分，在保证部门使用蒸汽足够的情况下，适当降低，传输蒸汽的气压以减少主动降温减压过程中的热量散失。

实际上蒸汽梯级利用的原理，是以统筹规划的方式，将钢铁企业使用蒸汽系统进一步优化和完善，通过对于蒸汽使用部门的所需气压、温度等多个蒸汽指标进行全面规划，在满足使用的同时，减少主动或者被动的能量浪费和水汽浪费。而且梯级利用中一个重要的蒸汽使用概念是在蒸汽使用的环节中，利用其他工作所造成的降温减压情况，满足后续工作中的低温低压蒸汽需要。也就是说，可以将部门A和部门B的蒸汽管道串联，在部门A因为使用蒸汽后造成减温减压的蒸汽传输到部门B中，部门B就可以直接使用或者简单处理使用，这样就减少了一个减温减压的环节。蒸汽梯次利用这一技术实质上并不涉及具体的新技术和新科技，是一种可以直接在实际的企业蒸汽管网完善中直接使用的技术。

3 蒸汽梯级利用技术在蒸汽管网中的应用

3.1 降温降压中的能量再利用

事实上，相较于蒸汽管网的完善，减温减压站环节更加的重要，事实上80%的能量浪费来源于使用蒸汽部门的主动浪费行为。管网中的蒸汽压一般为1.6MPa，水汽温度在260℃左右，这样的情况下，部门在使用蒸汽时就需要进行特定的降温降压后才能使用，这一工作一般由减温减压站负责，也就是说大量的能量在这一环节中被主动地逸散到环境中。对于钢铁企业来说，大幅度降低管网内的蒸汽压力和温度是不现实的，而蒸汽管网进行特供式改造既浪费资金，又影响生产，所以不能以降低管网内的蒸汽压力作为减少降温减压环节能量浪费的方式，只能从降温减压环节所散失掉的能量入手进行再利用工作。恰当的降温降压方式就可以很好地做到能量的再利用，可以使用螺杆膨胀机作为降温降压的手段，主要的目的是通过螺杆膨胀来吸收热量，转化为其他形式的能量，比如电能等，现阶段使用螺杆膨胀机带动大型风机或者水泵起到发电的作用。同时也可以使用蒸汽的余压进行发电，实现热电联产这一减少浪费的

方式。

3.2 凝结水的再利用

钢铁企业事实上也是用水大户，其用水的主要环节就是利用水作为简单的降温介质，然后水蒸气将作为主要的能量传播介质在钢铁企业中使用，这样一来有大量的水分在蒸汽网络中被浪费掉。蒸汽系统中有一部分浪费是不可避免的，但是可以避免的部分还有很多。凝结水的价值主要包括两个方面，剩余热值和软化水。剩余热值是指蒸汽在整个蒸汽系统中被利用后有相当一部分热量，是无法进行相关的商场活动的，比如温度不足或者压力不足，将这些蒸汽重新加热加压是没有价值的，所以一般来说这部分热值都被放弃。但是蒸汽的剩余热值和软化水是蒸汽价值的四分之一，也就是说即使将蒸汽在排放前都有效的利用，还是有25%的价值被浪费掉，这是一种严重的浪费行为。对于这一部分的蒸汽可以用来供暖、供热等，而且一般来说，水蒸气凝结后的水质十分干净，也就是说可以作为生活用水以供应到生产和生活中。而且这一部分凝结水也是可以利用到钢铁企业的实际生产中，再加热成为水蒸汽的。

4 结语

钢铁企业是我国的能源使用大户，长期的粗放式生产已经形成一定的浪费定式，但是随着我国经济转型的开展，钢铁企业作为国家重要的支柱产业有必要起到带头作用，而且钢铁企业降低能耗也有利于企业的自身成长，降低生产成本增加经济效益，可以说是一举多得的行为。所以钢铁企业的蒸汽管网系统将是企业节能的重要领域，而且长期没有相应的节能手段的蒸汽管网系统有更大的节能潜力，实施蒸汽梯级利用技术可以大幅度降低能量和资源消耗。所以蒸汽梯级利用技术在在钢铁企业的应用不仅符合国家对于钢铁企业节能的要求，同样也可以为钢铁企业带来巨大的经济效益。

参考文献

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[4] 苏喜庆.热电厂余热梯级利用模式研究[D].武汉理工大学，2010.

作者简介：辛小波（1976-），男，河北衡水人，新兴铸管股份有限公司武安工业区生产管理部总调度室工程师，研究方向：钢铁企业生产成本控制。

（责任编辑：秦逊玉）