四大钢铁厂CDQ发电情况对比分析

邓万里，王晓明，熊高松

（宝山钢铁股份有限公司能源环保部，上海 200941）

前言

钢铁厂干法熄焦（Coke Dry Quenching,以下简称CDQ）发电兼顾了调节供应蒸汽和发电的双重作用，发电效率并非评判CDQ 的唯一指标，但随着发电成为CDQ 主要评价依据之一，通过对国内四大钢铁厂发电效率等指标分析，可一定程度透析企业蒸汽平衡优化与提高CDQ发电效率的提升之路。

1 CDQ装备情况

1985 年，我国从日本引进干熄焦装置正式投产运行。2000 年国家经贸委批准了干熄焦技术与设备国产化“一条龙”项目[1]，到2014 年底我国干熄焦装置已达178套[2]，国产化技术和设备得到全面开发和应用。

本文选取的四大钢铁厂，共有焦炉12 组28 座，CDQ 配备率100%，配置了22 套干熄焦装置和13 台汽轮发电机，见表1。实际上，由于数台汽轮机入口母管连通，13 台汽轮发电机可分为6 组。CDQ 汽轮机型式包括高温高压双抽凝式、高温高压单抽凝式、中温中压抽凝式、中温中压凝汽式、中温中压背压式等5 种形式。B 钢和D 钢均只配备1 种机型，C钢有3 种机型，A 钢机型最多，4 台机组各不相同。背压式装机容量在设计上明显低于中压中温和高温高压机组（见图1），是因为其蒸汽做功能量未尽即全部送出。

装机容量并非越大越好，后文会予以分析。

按单位焦炉设计产能CDQ 发电机组的装机容量，见表2，排序为：B 钢155 kW/t＞D 钢135 kW/t＞A钢133 kW/t＞C钢129 kW/t。

2 总体指标分析

四大钢铁厂焦炭产量、蒸汽回收量、CDQ 发电量等数据见表3。

表1 四大钢铁厂CDQ和焦炉设计参数

图1 单位产量焦炭配置CDQ发电装机功率

表2 焦炉和CDQ配备参数简表

表3 焦炭产量和CDQ发电量等实际数据

从CDQ 发电总量、发电汽耗、吨焦发电来看，B钢显著领先于其它3 厂，这得益于其高温高压的机型，也与设备高效和较新有关。D 钢的吨焦发电指标和B 钢相当，“CDQ 出力与装机功率比”明显高于其他3 厂，这是因为其纯凝机型不承担供热任务；D钢蒸汽回收的参数最低，所以焦炭产汽率最高。C钢由于配置了2 台背压式机组，总体发电汽耗大受牵制，而且CDQ 出力与装机功率比最低，说明设计选型偏大，存在“大马拉小车”现象。

A 钢焦炉蒸汽回收量322 t/h，由于CDQ 承担了全厂的中压蒸汽负荷（120 t/h）以及部分低压蒸汽负荷，汽轮机平均进汽总量只有170 t/h，影响了吨焦发电量。而衡量汽轮机运转效率的发电汽耗（汽轮机进汽/发电量），A 钢总体水平与D 钢相当。另外A 钢是以4 台发电机组对应3 组焦炉，运行时2#CDQ 或3#CDQ 多作为备用，考虑到这一点，A 钢“CDQ出力与装机功率比”应在70%左右。

3 机组运行分析

13 台汽轮发电机的运行参数和指标见表4，汽耗比较见图2。

表4 各CDQ实际运行参数和指标

图2 CDQ发电汽耗

从表4 可以看出，A 钢1#CDQ 发电汽耗为49.5t汽/万kWh 大致与设计汽耗相当。A 钢2#CDQ 发电汽耗为44.9 t 汽/万kWh，较设计值高了10%，是设备老化的结果。A 钢3#CDQ 发电汽耗则高达225t汽/万kWh，这固然与设备老化有关，而蒸汽管网压力波动大、背压高，是更主要的因素。由于走减温减压装置向中压蒸汽管网分流了大量蒸汽，A 钢4#CDQ“吃不饱”负荷，发电汽耗39.3 t 汽/万kWh 高于设计10%，并由于是全凝汽机组位列效率仅次于B 钢。A 钢当年在四焦炉建设时未配置高温高压CDQ，现在看来是一种损失。

B 钢2 台高温高压机组汽耗为36.3～41.3 t 汽/万kWh，大致与设计汽耗相当。

C 钢1～3#CDQ 发电机组对应的干熄焦炉参数最高，设计压力高达10.5～11.4 MPa，温度550 ℃，优于A 钢1#CDQ（9.8 MPa/ 540 ℃）和B 钢（9.0 MPa/ 535 ℃），承担的供热任务不算大，本应表现出更高的效率，但发电汽耗（47.2 t 汽/万kWh）显然不理想。其CDQ 发电3 台机组母管连通，主蒸汽压力多在7～8 MPa（温度510 ℃），干熄焦炉工况不理想时甚至低至6.5 MPa 左右，影响了机组效率。这主要是因为：①干熄焦炉运行不是很理想，存在如浮焦、风阻过大、风量不足、分风分布不均匀的现象，C 钢认为锅炉自然循环模式难以克服产汽压力的波动；②C 钢1～3#CDQ 发电隶属于动力厂，焦炉和干熄焦由焦化公司管辖，双方在运行上沟通不够，不像其它3 个钢铁厂CDQ 发电与焦炉关系密切。

图3 为各CDQ 汽轮发电机年运转小时数。其中，D 钢运转小时数最高；B 钢1#机当年下半年才投运；C钢1#2#3#发电机群因干熄焦产汽率不足（也可能有设计选型的“大马拉小车”因素），运转时间较少。正如前文已述，A 钢因CDQ 需承担供热负荷以及背压式机组运行的制约，2#和3#CDQ 汽轮发单机运行时间仅有数百小时。

图3 各CDQ机组的年运转小时数

4 结语

结合上述分析，对四大钢铁厂CDQ 运行情况进行综合评价，如表5所示。

表5 各CDQ运行情况评价

总的来说，高温高压锅炉及CDQ 机组的发电量优于中压CDQ 系统，已得到公认，也是干熄焦技术发展的方向。但发电量与CDQ 机群的组合、承担的中低压蒸汽负荷、机炉之间的协调密切相关。四大钢铁厂中，B 钢CDQ 发电效果最好，其次是D 钢。C钢则因未充分利用高压蒸汽能量，故总体评价居下。A 钢1#和4#CDQ 其实单机运行效率很高，如果能进一步通过加强全厂余热蒸汽回收、削减蒸汽使用负荷，CDQ还有提升发电量的空间。