干熄焦高压蒸汽并汽能源回收利用改造

胡龙光，莫崇园

（广西柳州钢铁集团有限公司动力厂，广西 柳州 545002）

1 前言

钢铁工业是大量消耗能源的产业，我国钢铁工业能耗占全国工业总能耗的12%，能源消耗约占钢材成本的三分之一。近十年来，我国国有大中型钢铁企业在减少能源消耗方面取得了较大的进步。然而，从总体上看，我国钢铁工业能源消耗仍与世界其他主要产钢国有较大差距，单位能耗高出工业发达国家20%~40%，钢铁企业普遍存在能源利用率低、能源散失严重等问题。如何通过技术创新，减少能源消耗，降低生产成本是关系到钢铁企业生存和发展的重要课题[1]。钢铁企业若做好二次能源回收技术创新工作，一则能降低能耗，降低成本；二则能创造效益和利润；三则能减少污染排放，达到一石三鸟的效果。

目前，我国钢铁行业发展迅速，节能降耗的潜力也是十分巨大的。钢铁生产的工艺流程长，工序多，既消耗能源，又产生二次能源，这些二次能源的回收利用会产生巨大的经济和环境效益[2]。我国钢铁行业二次能源回收利用潜力巨大，很多重点大中型钢铁企业回收高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气来发电，或建设燃气-蒸汽轮机联合循环发电（CCPP）机组利用可燃气体发电。余热余能也是钢铁行业二次能源回收利用的重点。焦炉采用干熄焦回收的余热发电，高炉炉顶煤气压差发电（TRT）装置，转炉余热饱和蒸汽发电，烧结环冷余热发电，这些利用余热余能发的电，能够满足钢铁企业相当部分的电力需求。因此，钢铁企业二次能源回收的利用具有较大的经济效益、环境效益和社会效益。对于高压蒸汽并汽疏水回收余热也是利用余能一项措施，优化蒸汽管网运行，通过蒸汽产、供、用动态跟踪和调整，解决关键限制性环节存在的问题，因势利导，实现蒸汽的经济运行[3]。本文针对干熄焦高压蒸汽并汽疏水余热回收节能方案进行简述。

2 干熄焦高压蒸汽并汽能源回收利用工程项目改造的必要性

柳钢动力厂是柳钢下属二级单位，动力厂热电车间主要职责是负责为公司其他生产单位输送电力、蒸汽两种能源介质。动力厂热电车间有2台干熄焦发电机组，焦化厂5台干熄焦锅炉产生的高温高压蒸汽通过蒸汽管道输送到动力厂热电车间1#站供2台干熄焦汽轮发电机组发电。其工艺流程简单示意图如图1。

图1 改造前工艺系统图

干熄焦锅炉检修结束，开炉正常后干熄焦蒸汽并入蒸汽管网主要存在以下问题：（1）干熄焦高压蒸汽管道疏水直接排放到大气，噪声很大，污染环境。（2）干熄焦高压蒸汽并汽疏水排放的温度较高，造成热量损失；同时，疏水没有回收，导致干熄焦锅炉的补水量增大，除盐水成本增加；地沟会有二次蒸汽冒出，水蒸气也会使周围环境空气的湿度增加，会加重周围设备、管道及设备支架的腐蚀[4]。（3）干熄焦蒸汽管路长，5座干熄焦炉子距离热电最近的800米远，最远约1500米，管路长，当干熄焦蒸汽达到额定值，沿途的疏水逐步关闭，仅依靠热电末端的疏水管道疏水，因压力较高，为了确保安全，阀门的开度仅有三分之一左右，流量小，造成暖管的时间长，影响并汽时间，造成极大的能源消耗。（4）干熄焦余热锅炉，其升温升压所需时间比燃气锅炉少(从焦化操作情况看出)，且管路长、保温效果相对差，焦化干熄焦蒸汽温度正常后，至热电端温度还是偏低，严重滞后于干熄焦锅炉的升温升压速度。干熄焦余热锅炉产生的蒸汽输送至热电发电运行多年，每月均有3～5次的停汽检修。从这几年运行情况看，某座干熄焦检修后，蒸汽送至热电后，温度需要较长时间才能达到并汽要求，有时用时将近一个班（8小时）才能并汽成功，造成能源的浪费，影响发电量。因此，实现对干熄焦高压蒸汽并汽疏水能源的回收利用、减少并汽时间，是我们节能降耗的一个切入点。

3 干熄焦高压蒸汽并汽能源回收利用工程项目改造方案

技术方案：在热电增设减温减压装置；同时，把热电端的疏水管道直径从20mm提高到32mm。当蒸汽温度达到300℃以上，把干熄焦高压蒸汽并汽疏水通过双减器减温减压后接入3#分汽缸供低压蒸汽管网利用，即回收了能源，又提高了管网的暖管速度，缩短并网时间，提高发电量。同时，将双减器的操作接入主控室监控电脑界面中，实现干熄焦高压蒸汽并汽疏水远程监控操作，降低劳动强度也提高了工作效率。

减温减压装置是将过热蒸汽参数（对减温减压装置而言的高压力p1，高温度t1）进行减压，减温控制，通过本装置的水蒸汽可以精确达到生产工艺或用户需要的蒸汽参数（压力p2，温度t2）。减温减压装置由减压系统、减温系统、安全保护装置和自动调节系统四部分组成。其减压系统由减压阀和节流孔板组成，减温系统由混合管、喷嘴、给水分配阀、给水节流装置、截止阀、止回阀组成，安全保护装置由主安全阀、脉冲安全阀、压力表、温度计和蒸汽管组成。自动调节系统由给水调节阀、温度信号模块、压力信号模块、减压阀组成。本工程项目改造是将高压干熄焦蒸汽（压力p1=8.4Mpa，温度t1=480℃）减温减压为低压蒸汽（压力p2=0.5Mpa，温度t2=250℃）。

工程方案：通过加装管道将原干熄焦蒸汽并汽疏水管引至新增的双减器进行减温减压后回用至公司低压蒸汽管网。

热电车间1#站干熄焦高压蒸汽并汽能源回收改造生产工艺简单流程图如图2所示。

图2 改造后工艺系统图

在图2上，一焦至五焦干熄焦高压蒸汽并汽疏水管统一接到新增的疏水母管上，热电机组开机暖机并汽的疏水管也接到新增的疏水母管上，将干熄焦高压蒸汽疏水和开机暖机并汽的高温高压疏水接入新增的双减器，再通过3#分汽缸对外供低压蒸汽，既实现了高温高压蒸汽疏水余热回收，又实现低压蒸汽的供应，也避免了疏水过程产生噪音对环境的污染，使蒸汽得到最合理利用，达到了最大的经济效益。

4 项目效果

（1）项目改造前，干熄焦高压蒸汽（压力p1=8.4Mpa，温度t1=480℃）并汽疏水直接排放至地沟，不仅造成了能源的浪费和噪声污染，而且存在高温高压的蒸汽喷射引起伤人的安全隐患。据统计：2018年全年干熄焦停汽检修次数达到102次。按正常疏水暖管至并汽成功通常需要约10小时，疏水的流量为15吨/小时的蒸汽量，每次并汽造成损失的蒸汽量：15吨/小时×10小时=150吨，全年损失的蒸汽量：150吨/次×102次=15300吨。

（2）本工程项目于2019年12月正式投运，项目改造后，将干熄焦高压蒸汽（压力p1=8.4Mpa，温度t1=480℃）并汽疏水通过减温减压装置减温减压为低压蒸汽（压力p2=0.5Mpa，温度t2=250℃）供低压蒸汽管网回收利用。据统计：工程项目投产至今干熄焦停汽检修次数达到115次。按正常疏水暖管至并汽成功通常需要约10小时，疏水的流量为15吨/小时的蒸汽量，每次并汽回收的蒸汽量：15吨/小时×10小时=150吨，项目投产至今总共回收的蒸汽量：150吨/次×115次=17250吨。项目投用后回收了大量的蒸汽资源，又避免了疏水过程中产生的噪音、水汽对环境的污染。

显而易见，该工程项目效果显著，有效合理利用能源，实现了蒸汽利用最大经济效益和环境效益。

5 结束语

通过实施干熄焦高压蒸汽并汽能源回收利用改造工程方案，减少能源浪费和优化蒸汽利用，对公司的节能降耗具有重要意义。

增加干熄焦高压蒸汽疏水双减器后，当热电机组准备开机前暖管并汽的高温高压疏水能够得到充分利用，节约能源的同时还减少噪音污染。同时有效提高了低压管网稳定运行，为热用户的稳定生产提供保障。