蒸汽梯級利用技術在大型蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)中的應用

辛小波　李艷雷　李青松　辛小敏

摘要：我國大型鋼企業(yè)的蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)利用效率普遍較低，大量的能質(zhì)在這一環(huán)節(jié)中被浪費，進一步提高了鋼鐵企業(yè)的實際運營成本，給鋼鐵企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟損失。文章針對這一現(xiàn)狀，通過對于蒸汽利用過程中的能量和水分損失進行具體分析，提出使用蒸汽梯級利用技術來減少鋼鐵企業(yè)在蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)的質(zhì)能浪費，提高企業(yè)的蒸汽利用率。

關鍵詞：蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)；蒸汽梯級利用技術；鋼鐵企業(yè)；運營成本；能量損失；水分損失 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK018 文章編號：1009-2374（2015）04-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0314

在我國，鋼鐵企業(yè)是主要的資源消耗企業(yè)，大量的化石能源的使用給我國實際的能源使用情況帶來了很大的負擔。蒸汽作為鋼鐵企業(yè)主要使用的能量介質(zhì)，在實際的鋼鐵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能量傳導起到了巨大的作用，據(jù)統(tǒng)計鋼鐵企業(yè)的蒸汽系統(tǒng)的能源用占總能耗的10%。這一數(shù)字看似不高，但是實際的能量消耗還是相當大的，所以鋼鐵企業(yè)的節(jié)能工作需要關注蒸汽系統(tǒng)的節(jié)能節(jié)水能力，這樣才能全面提高鋼鐵企業(yè)的技能能力，減少能量的浪費和化石能源的使用，提高企業(yè)效益。

1 鋼鐵企業(yè)蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

鋼鐵企業(yè)的蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)一直落后于國際的水平，因為鋼鐵企業(yè)的能源節(jié)約一直得不到重視，而且蒸汽系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)中的能源占用率不夠明顯，所以蒸汽管網(wǎng)的節(jié)能建設一直得不到重視，據(jù)統(tǒng)計我國的鋼鐵企業(yè)的蒸汽系統(tǒng)的實際資源使用效率為30%左右，而國外的效率已經(jīng)達到60%，現(xiàn)階段已經(jīng)有所超出。而我國蒸汽系統(tǒng)的提高效率工作依然沒有受到重視，這就成為了我國鋼鐵企業(yè)與國外鋼鐵企業(yè)成本差距的原因之一。

通過一定的資料收集發(fā)現(xiàn)，我國的蒸汽系統(tǒng)可以通過使用蒸汽壓力進行分級，從中可以發(fā)現(xiàn)，鋼鐵企業(yè)中的使用蒸汽的部分氣壓一般都在1.6MPa以下，但是蒸汽管網(wǎng)中的蒸汽實際輸送氣壓為4.0MPa，在使用之前就需要進行降壓和降溫的流程造成了大量的能源浪費。再有蒸汽凝結(jié)水的回收利用情況也很不好，具體而言，新興鑄管股份有限公司武安工業(yè)區(qū)一年使用的蒸汽量為60萬噸左右，通過測算其中冷凝水有36萬噸。

而實際利用的量僅為15萬噸，這是一個非常懸殊的比例，也就是說有30多萬噸的水被浪費，而經(jīng)過合理的回收利用方法，冷凝水的回收利用量可以提高到32萬噸左右，這就可以為企業(yè)節(jié)省相當大量的資金和資源，減少了實際的水資源浪費。

2 蒸汽梯級利用的原理

蒸汽梯級利用原理主要遵照的是蒸汽在流通過程中減少熱量主動或者被動散失的機會，通過對于企業(yè)實際的蒸汽使用情況進行分析，對于產(chǎn)生大量能量環(huán)節(jié)進行專項的優(yōu)化和改善。在這一思想指導下，在蒸汽系統(tǒng)中的主要蒸汽使用環(huán)節(jié)進行蒸汽的數(shù)據(jù)測量，在進行全面的數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)籌。

遵循熱力學第一定律和熱力學第二定律，通過計算整理系統(tǒng)運轉(zhuǎn)需要的能量和被散失掉的能量，保證系統(tǒng)的能量使用平衡，通過保溫、余熱回收等方式進行對于蒸汽管網(wǎng)的優(yōu)化工作，減少在蒸汽傳輸階段造成的熱量散失。通過蒸汽梯級利用，將應用蒸汽的部門進行具體的劃分，在保證部門使用蒸汽足夠的情況下，適當降低，傳輸蒸汽的氣壓以減少主動降溫減壓過程中的熱量散失。

實際上蒸汽梯級利用的原理，是以統(tǒng)籌規(guī)劃的方式，將鋼鐵企業(yè)使用蒸汽系統(tǒng)進一步優(yōu)化和完善，通過對于蒸汽使用部門的所需氣壓、溫度等多個蒸汽指標進行全面規(guī)劃，在滿足使用的同時，減少主動或者被動的能量浪費和水汽浪費。而且梯級利用中一個重要的蒸汽使用概念是在蒸汽使用的環(huán)節(jié)中，利用其他工作所造成的降溫減壓情況，滿足后續(xù)工作中的低溫低壓蒸汽需要。也就是說，可以將部門A和部門B的蒸汽管道串聯(lián)，在部門A因為使用蒸汽后造成減溫減壓的蒸汽傳輸?shù)讲块TB中，部門B就可以直接使用或者簡單處理使用，這樣就減少了一個減溫減壓的環(huán)節(jié)。蒸汽梯次利用這一技術實質(zhì)上并不涉及具體的新技術和新科技，是一種可以直接在實際的企業(yè)蒸汽管網(wǎng)完善中直接使用的技術。

3 蒸汽梯級利用技術在蒸汽管網(wǎng)中的應用

3.1 降溫降壓中的能量再利用

事實上，相較于蒸汽管網(wǎng)的完善，減溫減壓站環(huán)節(jié)更加的重要，事實上80%的能量浪費來源于使用蒸汽部門的主動浪費行為。管網(wǎng)中的蒸汽壓一般為1.6MPa，水汽溫度在260℃左右，這樣的情況下，部門在使用蒸汽時就需要進行特定的降溫降壓后才能使用，這一工作一般由減溫減壓站負責，也就是說大量的能量在這一環(huán)節(jié)中被主動地逸散到環(huán)境中。對于鋼鐵企業(yè)來說，大幅度降低管網(wǎng)內(nèi)的蒸汽壓力和溫度是不現(xiàn)實的，而蒸汽管網(wǎng)進行特供式改造既浪費資金，又影響生產(chǎn)，所以不能以降低管網(wǎng)內(nèi)的蒸汽壓力作為減少降溫減壓環(huán)節(jié)能量浪費的方式，只能從降溫減壓環(huán)節(jié)所散失掉的能量入手進行再利用工作。恰當?shù)慕禍亟祲悍绞骄涂梢院芎玫刈龅侥芰康脑倮茫梢允褂寐輻U膨脹機作為降溫降壓的手段，主要的目的是通過螺桿膨脹來吸收熱量，轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，比如電能等，現(xiàn)階段使用螺桿膨脹機帶動大型風機或者水泵起到發(fā)電的作用。同時也可以使用蒸汽的余壓進行發(fā)電，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)這一減少浪費的

方式。

3.2 凝結(jié)水的再利用

鋼鐵企業(yè)事實上也是用水大戶，其用水的主要環(huán)節(jié)就是利用水作為簡單的降溫介質(zhì)，然后水蒸氣將作為主要的能量傳播介質(zhì)在鋼鐵企業(yè)中使用，這樣一來有大量的水分在蒸汽網(wǎng)絡中被浪費掉。蒸汽系統(tǒng)中有一部分浪費是不可避免的，但是可以避免的部分還有很多。凝結(jié)水的價值主要包括兩個方面，剩余熱值和軟化水。剩余熱值是指蒸汽在整個蒸汽系統(tǒng)中被利用后有相當一部分熱量，是無法進行相關的商場活動的，比如溫度不足或者壓力不足，將這些蒸汽重新加熱加壓是沒有價值的，所以一般來說這部分熱值都被放棄。但是蒸汽的剩余熱值和軟化水是蒸汽價值的四分之一，也就是說即使將蒸汽在排放前都有效的利用，還是有25%的價值被浪費掉，這是一種嚴重的浪費行為。對于這一部分的蒸汽可以用來供暖、供熱等，而且一般來說，水蒸氣凝結(jié)后的水質(zhì)十分干凈，也就是說可以作為生活用水以供應到生產(chǎn)和生活中。而且這一部分凝結(jié)水也是可以利用到鋼鐵企業(yè)的實際生產(chǎn)中，再加熱成為水蒸汽的。

4 結(jié)語

鋼鐵企業(yè)是我國的能源使用大戶，長期的粗放式生產(chǎn)已經(jīng)形成一定的浪費定式，但是隨著我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的開展，鋼鐵企業(yè)作為國家重要的支柱產(chǎn)業(yè)有必要起到帶頭作用，而且鋼鐵企業(yè)降低能耗也有利于企業(yè)的自身成長，降低生產(chǎn)成本增加經(jīng)濟效益，可以說是一舉多得的行為。所以鋼鐵企業(yè)的蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)將是企業(yè)節(jié)能的重要領域，而且長期沒有相應的節(jié)能手段的蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)有更大的節(jié)能潛力，實施蒸汽梯級利用技術可以大幅度降低能量和資源消耗。所以蒸汽梯級利用技術在在鋼鐵企業(yè)的應用不僅符合國家對于鋼鐵企業(yè)節(jié)能的要求，同樣也可以為鋼鐵企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

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作者簡介：辛小波（1976-），男，河北衡水人，新興鑄管股份有限公司武安工業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理部總調(diào)度室工程師，研究方向：鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本控制。

（責任編輯：秦遜玉）