高爐汽鼓風(fēng)機組低真空循環(huán)水供熱改造項目

王春利山鋼股份濟南分公司，山東濟南　250101

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高爐汽鼓風(fēng)機組低真空循環(huán)水供熱改造項目

王春利
山鋼股份濟南分公司，山東濟南250101

摘要本文介紹了鋼鐵廠高爐汽動鼓風(fēng)機所配HNK50/80型拖動式汽輪機進行低真空循環(huán)水供熱改造項目。項目改造后回收汽輪機循環(huán)水余熱進行供暖，解決了拖動式汽輪機低真空供熱改造的技術(shù)難題。該低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)采用自動化控制，水溫自動調(diào)節(jié)，保證了系統(tǒng)運行的安全性，保障了供熱效果，提高了系統(tǒng)熱效率，獲得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞低真空循環(huán)水供熱；拖動式汽輪機；熱效率；經(jīng)濟效益

隨著鋼鐵價格的不斷下行，濟鋼面臨的節(jié)能減排、降本增效形勢日益嚴(yán)峻。為此公司結(jié)合自身生產(chǎn)工藝不斷開發(fā)、利用公司余熱資源，持續(xù)實施了沖渣水采暖、燒結(jié)余熱供熱改造等余熱回收項目。用于向鋼廠周邊小區(qū)進行供暖，從而為濟鋼帶來巨大的經(jīng)濟效益，并取得了良好的社會效益。但目前公司內(nèi)仍有大量余熱沒有回收利用，造成了巨大能源浪費。如高爐供風(fēng)用汽鼓風(fēng)汽輪機，由于技術(shù)瓶頸限制，大量循環(huán)水余熱通過涼水塔散失，在浪費能源的同時又消耗了大量電能，如果用來供熱年可供約200萬平方米。因此實施汽鼓風(fēng)機組低真空供熱改造，是濟鋼當(dāng)前經(jīng)濟形勢下實現(xiàn)節(jié)能減排、降本增效的重要手段，并且迫在眉睫。

1　系統(tǒng)簡介

高爐汽鼓風(fēng)系統(tǒng)主要設(shè)備由一臺高爐煤氣鍋爐、一臺工業(yè)拖動汽輪機、一臺鼓風(fēng)機組成。其中汽輪機為工業(yè)拖動汽輪機，型號為HNK50/80，進汽溫度535（℃），進汽壓力8.93（MPa），正常功率36412（kW），額定功率45000（kW），額定工作轉(zhuǎn)速3719（r/min），排汽壓力0.013 （MPa），排汽溫度51（℃）。配套的鍋爐為高爐煤氣鍋爐，型號JG-165/9.81-Q，額定蒸發(fā)量165t/h，汽鼓風(fēng)正常用汽量約130t/h。高爐鼓風(fēng)機型號為AV90-15。

汽鼓風(fēng)系統(tǒng)主要生產(chǎn)工藝為工業(yè)拖動汽輪機利用來自鍋爐的蒸汽做功，拖動高爐鼓風(fēng)機為高爐

供風(fēng)。該汽輪機原設(shè)計為純凝機組，配置涼水塔及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)對凝汽器進行冷卻換熱。凝汽器型號N-2200-33，冷凝汽冷卻面積2200（m2），冷卻水進口壓力0.3（MPa），額定冷卻水量7965（t/h）。

高爐供風(fēng)系統(tǒng)對汽輪機穩(wěn)定性要求極高，如果進行低真空供熱改造，必須保證汽輪機的負(fù)荷不受影響，出力穩(wěn)定，否則將影響高爐供風(fēng)，改造難度較大。

2　改造方案

經(jīng)過多次技術(shù)交流并借鑒相關(guān)廠家改造經(jīng)驗，公司確定了實施汽鼓風(fēng)汽輪機循環(huán)水供熱改造的原則：不影響風(fēng)機正常運行、利用汽鼓風(fēng)系統(tǒng)的負(fù)荷設(shè)計裕量來平衡供熱改造帶來的效率損失。

通過項目改造，將實現(xiàn)在采暖期通過鍋爐、汽輪機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，提高鍋爐負(fù)荷，增加汽輪機進汽量，保證汽輪機出力穩(wěn)定，降低汽輪機凝汽器真空度，提高排汽溫度。從而使循環(huán)水溫度達到65℃，將冷水塔退出運行，將凝汽器的循環(huán)水系統(tǒng)切換至由循環(huán)水泵、熱水管網(wǎng)、凝汽器等組成的循環(huán)水回路，形成新的循環(huán)水供熱閉式系統(tǒng)。凝汽器轉(zhuǎn)成為回水加熱器，采暖用戶起冷卻塔散熱作用，構(gòu)成一個完整的循環(huán)回路，機組的冷源損失降為零，循環(huán)熱效率得到極大提高。項目改造內(nèi)容包括以下方面。

1）將原有循環(huán)水系統(tǒng)由涼水塔散熱的開式系統(tǒng)改為采暖閉式系統(tǒng)

將系統(tǒng)由：循環(huán)水泵—凝汽器—涼水塔—循環(huán)水泵，改造為：循環(huán)水泵—采暖用戶—凝汽器—循環(huán)水泵。凝氣器回水增加一條管直接連接循環(huán)水泵入口改為閉式系統(tǒng)；由原循環(huán)水供水母管接出兩條DN7000管道和采暖熱網(wǎng)系統(tǒng)供回水連接，中間加隔離閥門，采用電動閥門控制，接入控制系統(tǒng)，采暖季，關(guān)閉上冷卻塔閥門，直接采用采暖循環(huán)水冷卻凝汽器。

2）凝汽器加固改造

正常運行工況下，凝汽器設(shè)計承壓為0.3MPa溫度35℃/45℃。改造后，凝汽器設(shè)計承壓為0.5M Pa溫度50℃/70℃。

3）改造汽輪機后氣缸噴水降溫裝置

改造增大后汽缸噴水量，滿足高負(fù)荷狀態(tài)下排汽降溫的需求。并采用自動控制，當(dāng)后氣缸排汽溫度高于75℃時，自動啟動噴水減溫，當(dāng)排汽溫度低于70℃時，停噴水減溫。

4）增加采暖熱負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)采暖循環(huán)水回水溫度，平衡采暖熱負(fù)荷變化

凝汽器入口的循環(huán)水管道設(shè)置自動補水降溫裝置，采用3臺500m3/h水泵，用于注入涼水。當(dāng)采暖水回水水溫度高時，啟動水泵，將冷卻塔水池內(nèi)涼水補入采暖水回水（凝汽器入口）管道，通過變頻控制泵的流量，可實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。同時補入的水由泄水調(diào)節(jié)閥控制回冷卻塔，泄水閥開度根據(jù)系統(tǒng)水壓自動調(diào)節(jié)。

5）控制系統(tǒng)增加安全連鎖，保證系統(tǒng)安全

凝汽器出口至涼水塔電動閥設(shè)置連鎖，壓力高自動開啟，使循環(huán)水泄壓進涼水塔，保證凝汽器不超壓，運行安全。

6）增加鍋爐汽輪機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，工業(yè)拖動式汽輪機循環(huán)水用于供熱后，排汽溫度、壓力提高，汽輪機效率下降，為保證其所拖動風(fēng)機負(fù)荷穩(wěn)定，需要增加汽輪機進汽量，鍋爐提高負(fù)荷。保證安全運行需要。

7）系統(tǒng)一鍵切換。為增加汽輪機運行安全性，控制系統(tǒng)創(chuàng)新實施一鍵切換功能，當(dāng)供熱系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，可通過一鍵切換操作，汽輪機循環(huán)水系統(tǒng)由供熱模式切換回非供熱模式運行，保障高爐供風(fēng)的安全穩(wěn)定。

4　系統(tǒng)改造后運行情況

改造后循環(huán)水系統(tǒng)分兩種運行模式，一種為非采暖季運行模式，一種為采暖季循環(huán)水供熱運行模式。

1）非采暖季運行模式。汽輪機循環(huán)水系統(tǒng)為開式系統(tǒng)運行，循環(huán)水通過循環(huán)水泵加壓后，進凝汽器冷卻汽輪機排汽，循環(huán)水將排汽熱量帶走后進冷卻塔冷卻，將熱量散失到大氣中，冷卻后的水繼續(xù)通過循環(huán)水泵進行循環(huán)。

2）采暖季循環(huán)水供熱運行模式。在采暖期，通過鍋爐-汽輪機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，提高鍋爐負(fù)荷，增加汽輪機進氣量，保證汽輪機出力，降低汽輪機凝汽器真空度，提高排汽溫度，提高循環(huán)水溫度，將冷水塔退出運行，將凝汽器的循環(huán)水系統(tǒng)切換至由循環(huán)水泵、熱水管網(wǎng)、凝汽器等組成的循環(huán)水回路，形成新的循環(huán)水供熱閉式系統(tǒng)。凝汽器轉(zhuǎn)變成了回水加熱器，用戶則變成了冷卻塔，構(gòu)成一個完整的循環(huán)回路，機組的冷源損失降為零，熱效率提高至90%以上。由于采暖初期熱用戶消耗熱量較小，采暖循環(huán)水系統(tǒng)創(chuàng)新采用半開放式運行模式。循環(huán)水通過凝汽器加熱后，一部分水進冷卻塔冷卻，冷卻后進循環(huán)水泵；另一部分水直接進循環(huán)泵入口，通過水泵加壓后供熱用戶。熱用戶無法消耗的熱量可通過調(diào)節(jié)進涼水塔的水量進行調(diào)節(jié)，保證了系統(tǒng)熱平衡。

采暖系統(tǒng)切換至汽輪機低真空模式下運行后，汽輪機系統(tǒng)運行穩(wěn)定，采暖效果良好，各片區(qū)熱用戶反映良好，達到了預(yù)期的效果。采暖期，低真空采暖模式下，汽輪機運行參數(shù)，如表1。

5　結(jié)論

本項目解決了拖動式汽輪機低真空供熱改造的技術(shù)難題，系統(tǒng)采用自動化控制，水溫自動調(diào)節(jié)，保證了系統(tǒng)運行的安全性，保障了供熱效果，并首創(chuàng)供熱模式和非供熱模式一鍵切換，保障了系統(tǒng)的安全性，并摸索出一套由開式系統(tǒng)轉(zhuǎn)為閉式系統(tǒng)操作模式，使系統(tǒng)熱效率提高至90%以上，年可實現(xiàn)供采暖面積180萬平方米，創(chuàng)效4000余萬元，對濟鋼環(huán)保節(jié)能、余熱利用、提高能源綜合利用率貢獻極大，并對行業(yè)具有極大示范帶動效應(yīng)。

參考文獻

[1]宋欣亮，陳曉東.汽輪機低真空運行循環(huán)水供熱改造技術(shù)[J].熱電技術(shù)，2008（2）.

[2]劉紅斌，樊亮.汽輪機余熱供熱技術(shù)應(yīng)用[J].能源研究與利用，2010（4）.

作者簡介：王春利，工程師，研究方向為發(fā)電生產(chǎn)運行及設(shè)備管理

中圖分類號TM6

文獻標(biāo)識碼A

文章編號1674-6708（2016）155-0091-01