低压饱和蒸汽发电在邯钢的应用

杨彩虹（河北钢铁邯郸集团设计院有限公司，河北邯郸 056000）

低压饱和蒸汽发电在邯钢的应用

杨彩虹
（河北钢铁邯郸集团设计院有限公司，河北邯郸 056000）

钢铁企业在炼钢、轧钢等工艺生产过程中汽化冷却装置产生大量低温低压饱和蒸汽，除少量自用外，大部分低压饱和蒸汽往往得不到合理利用，只能冬季用于采暖，夏季大部分对空放散，既污染了环境，又造成了能源的极大浪费。本文对钢铁企业在生产过程中会产生大量低压饱和蒸汽得不到有效利用而大量放散问题，研究了采用低压饱和蒸汽发电，在减少环境污染的同时有效的回收了二次能源，节约了大量工质损耗。

钢铁企业 低压饱和蒸汽发电 节能减排

近年来为了合理利用低品位的蒸汽，采用低压饱和蒸汽发电技术，既改善了环境，又产生电能，对企业的电力供应进行补充。

1 饱和蒸汽产量现状

送饱和蒸汽发电的富余蒸汽量如表1。

由表1可知，送往发电富余饱和蒸汽量具有以下特点：采暖期和非采暖期差异较大；由于RH真空及其它用户用汽的不连续性，因而富余饱和蒸汽存在流量及压力的波动变化。本工程饱和蒸汽发电设计参数如下：非采暖期蒸汽量按：73～110t/h，采暖期蒸汽量：31～75t/h，蒸汽进汽压力1.0～1.3MPa（饱和温度）。

2 饱和蒸汽发电系统

根据全厂蒸汽平衡后富余饱和蒸汽量，设置2台套7.5MW单缸、单进汽、饱和蒸汽凝汽式汽轮机组及9MW空冷式同步交流发电机组。年发电能力4500万Kwh。

2.1 生产工艺

利用炼钢转炉生产过程中产生的蒸汽及1.0Mpa蒸汽管网中的蒸汽来驱动汽轮发电机组并网发电。其工艺流程如下：

图1 工艺流程图

炼钢转炉产生的蒸汽经蓄热站稳压之后进入1.0Mpa蒸汽管网，输送至汽轮机组。蒸汽的膨胀做功推动汽轮机带动发电机发电，将蒸汽蕴含的热能转化为发电机出口的电能，再经升压后输送至开关站并入电网。做功以后的蒸汽通过蒸发空冷系统凝结成凝结水，由凝结水泵加压后经过轴封加热器输送到钢后脱盐水站。循环水站的冷却水经蒸发空冷系统、汽轮机凝汽器、发电机空冷器、油系统冷油器冷却后回到蒸发空冷系统的凉水风机进行降温，循环使用，并定期补充河水、软水保持水质。软水管网的软水为开机之前热井进行少量的补水，之后通过凝结水泵输送到钢后脱盐水站，实现能源的完全回收利用。工艺流程图1所示。

2.2 主要设备选择

针对饱和蒸汽发电的汽轮机需做特有设计：通流部分各压力级前设置疏水沟槽，末三级隔板设置除湿疏水环形槽，末一、二级叶片等进汽边硬化处理。汽轮机乏汽冷凝通常采用湿式水冷或直接空冷。本次采用蒸发空冷凝汽方式，直接空冷凝汽器最大的优点是节水，在运行过程中基本不耗水。但风机功耗相对较大，湿式水冷耗水量大，加大了吨钢水耗指标，蒸发空冷最大的优点是空气（显热）与水（潜热）一起参与换热，经方案比较采用蒸发空冷凝汽方式。

主要设备：（1）汽轮机。汽轮机型号：S7.5-1.0；汽轮机组额定出力：7.5MW；进汽量（采暖期）：15～35t/h，发电功率1.5～3.5 MW。进汽量（非采暖期）：33～55t/h，发电功率3.5～5.5 MW。蒸汽压力（G）：1.0MPa，蒸汽温度： 饱和温度180℃，生产厂家：青岛捷能汽轮机厂。（2）发电机。型号：QF2W-9-2，额定功率：9MW，功率因数：0.8-0.9，励磁型式：无刷励磁，通风方式：密闭自循环空气冷却，生产厂家：东风电机厂。（3）板式蒸发空冷凝汽器。数量：3台，型式：同流板式，排汽量：55t/h，排汽焓：2346.8kJ/kg，汽机背压：12kPa，计算散热量：32.4MW，换热板片材质：不锈钢，配套风机：（变频），数量：3台，功率：50.5x3 kW。（4）循环喷淋水泵。数量：4台，型式：立式，流量：Q=242～346～415m3/h，扬程：H=27～24～19.5m，电机功率：37kW。

2.3 厂房布置

厂房占地27m×21m，由机器间和端头配电和控制室组成，机组采用纵向岛式双层布置，运转平台标高7.0米，跨度18米，纵向长度21米。汽机辅机设备在0.00米层布置。检修场地设在0米层，设1台16t/3.5t电动双梁桥式起重机。汽机间房顶15米层纵向布置3台蒸发空冷器。汽轮机的DN2200排汽管道，穿汽机间墙面与房顶的蒸发空冷器进口管相连。汽机间底层两端设有通向室外的大门，可通行汽车。

3 运行中存在问题

低压饱和蒸汽发电与常规过热蒸汽发电相比，系统循环热效率较低。饱和蒸汽湿度大，用于汽轮机发电易发生水蚀现象，因此饱和蒸汽发电技术关键是如何保证饱和蒸汽的品质、干度和压力的稳定。在机组常运行时饱和蒸汽里掺部分过热蒸汽后主蒸汽变为过热度约5～10℃蒸汽，不但能彻底避免由于余热回收蒸汽产量变化造

表1 送饱和蒸汽发电的富余蒸汽量

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成饱和蒸汽发电机组负荷变化频繁直至停车、饱和蒸汽含水量大容易造成水击损坏叶片等事故，而且可实现发电负荷由当前5000KW/台提高到6000KW/台，日增加发电量4.8万KW。

4 经济效益分析及节能情况

按照发电机组正常运行后，如果高炉煤气充足，则小时发电量可达6000kWh（纯凝工况），全年发电运行时间按7000小时计，则机组发电量 6000×7000 =4200万kWh，按照每度电价格为0.5元计，则年发电收入为4200万kWh×0.5元/Kwh=2100万元，机组厂用电电量8%，4200万kwh×8%×0.5=168万元，循环水软水补充水量5t/h， 7000×5×5.5=19万元，循环水河水补充水量40t/h，7000×40× 1=28万元，补充的过热蒸汽量10t/h，7000X10X110=770万元，综合年经济效益：2100-168-19-28-770=1115万元，项目年运行时间按照7000小时计算，小时发电量为6000×7000 =4200万kWh，折标系数为3.5tce/万kWh，年节约标准煤为1.46万吨标准煤。（万kWh= 2866x万吨标准煤）。

5 结语

饱和蒸汽发电有利于节约资源和改善企业环境，产生的电能对企业的供电的补充，具有很好的经济及环保效益。节能减排好项目，值得在钢铁企业内大力推广。