轉爐余熱蒸汽電站熱力系統(tǒng)設計與應用

周宏偉　黃剛毅

摘要：鋼鐵廠轉爐生產產生的高溫尾部煙氣，尾部煙道一般采用余熱鍋爐進行保溫和吸熱，吸熱產生的飽和蒸汽一般對空排放或回收至熱用戶，本文引用實例介紹了建設余熱汽輪發(fā)電站方式綜合利用轉爐余熱蒸汽，為鋼鐵廠的余熱利用提供了一條可行的途徑。

關鍵字：熱力系統(tǒng)；設計；應用

1 概述

某鋼鐵廠現(xiàn)有60t轉爐4座和120t轉爐4座，轉爐在生產過程中其汽化冷卻裝置產生大量的低壓飽和蒸汽，由于轉爐容量和建設初期的設計冷卻方式的限制，4×120t轉爐產生低壓飽和蒸汽產量為～60t/h，壓力0.8～1.0MPa；4×60t轉爐產生低壓飽和蒸汽產量為～30t/h，壓力～0.5MPa；采暖用戶冬季用量～30t/h（0.5MPa），其余蒸汽全部對空排放。為了減少對外蒸汽排放，節(jié)約能源，經過初步計算，鋼鐵廠確定按全部90t/h轉爐低壓飽和蒸汽汽輪發(fā)電組建設余熱利用電站，項目于2007年6月開始進行設計及設備采購，2007年9月開工建設，2008年6月投入運行，經過一年的連續(xù)穩(wěn)定運行，平均發(fā)電量11.5MW（夏季）、8MW（冬季），取得了巨大的經濟效益。

武漢都市環(huán)保工程技術股份有限公司于2005年完成江蘇興澄特鋼同類型的發(fā)電站的設計的基礎上（2006年投產），全面論證了鋼廠轉爐余熱的發(fā)電潛力，針對鋼廠轉爐余熱系統(tǒng)進行優(yōu)化，形成完整的低壓飽和蒸汽發(fā)電熱力系統(tǒng)設計及應用流程，為同類型的節(jié)能技術的實踐提供了一個優(yōu)良的范例。

2 轉爐蒸汽發(fā)生系統(tǒng)

2.1 主蒸汽（高壓飽和蒸汽）

高壓飽和蒸汽（壓力0.8～1.0MPa）由4×120t轉爐生產，系統(tǒng)由凈化水裝置、貯水罐、除氧系統(tǒng)、鍋爐、蓄熱器和減壓閥組成，鍋爐出口連接成母管接入蓄熱器，蓄熱器出口蒸汽進入電站主蒸汽管道；蓄熱器出口旁通設置減壓閥，蒸汽減壓至～0.5MPa進入全廠供熱系統(tǒng)母管。

2.2 補汽系統(tǒng)（低壓飽和蒸汽）

詳見熱力系統(tǒng)圖1：

2.3 通過高壓、低壓蒸汽母管互聯(lián)互通，為電站汽輪機的穩(wěn)定運行提供條件，同時，電站汽輪機作為最大用戶，通過進汽流量調節(jié)維持高、低壓母管壓力，為轉爐和熱用戶提供穩(wěn)定的冷卻和供熱工況；

2.4 汽輪機凝結水直接供給高壓鍋爐除鹽凈化水貯水罐，節(jié)約水處理運行費用，為了保證汽輪機的穩(wěn)定運行，低壓蒸汽發(fā)生系統(tǒng)不接受汽輪機凝結水。

大汽輪機容量至12MW（額定），配備15MW發(fā)電機：BN12-1.37/0.3；QFW-15。

3 熱力系統(tǒng)設計

熱力系統(tǒng)流程圖2：

對于汽輪機，其進汽參數(shù)要求過熱度越高就越有利于運行，為了防止蒸汽帶水進入汽輪機，在汽輪機主（補）進汽門前設置汽水分離器；同時，汽輪機通流部分具有相應的疏水能力及抗水擊（蝕）措施。

4 技術經濟效益分析

4.1 機組于經過一年的試運行（2008年6月6日～2009年6月5日）總運行355×24=8520h；總發(fā)電量～80，000，000kW·h；回收除鹽凈化水～510，000t

4.2 由于余熱汽輪發(fā)電機組的投產，充分利用汽輪發(fā)電機組的調節(jié)能力，有效的穩(wěn)定了轉爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，使轉爐冷卻系統(tǒng)始終維持在穩(wěn)定工作段運行，機組運行階段，轉爐基本上杜絕了對空排汽。

4.3 余熱電站成為整個鋼鐵廠的蒸汽調度中心，在轉爐冷卻鍋爐、凈化水站、熱用戶及發(fā)電方面建立完善了的調節(jié)機制，形成一套完整的可調節(jié)的余熱蒸汽利用系統(tǒng)。

4.4 由于鋼廠生產過程中大量消耗的一次能源（煤炭），會產生大量的尾氣（熱污染），余熱電站的建設為各節(jié)能設備的進一步改造升級提供了接入平臺，為鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗開創(chuàng)了一片新天地。