飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用研究

李杰

摘要：新時(shí)期，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展面臨著資源和環(huán)境的雙重影響，因此，主要針對飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行分析。主要以廣東省某鋼鐵廠的飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)為例，基于該鋼鐵廠余熱資源應(yīng)用現(xiàn)狀，從飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行分析，并對該鋼鐵廠飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)的布置應(yīng)用提出具體的要求。

關(guān)鍵詞：飽和蒸汽發(fā)電技術(shù);鋼鐵企業(yè);軋鋼系統(tǒng);余熱蒸汽

中圖分類號(hào)：TM617

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.070

隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家對節(jié)能減排的要求也在不斷提高，在這個(gè)過程中，鋼鐵廠的余熱蒸汽利用情況卻不容樂觀。面對這種情況，必須要對低壓飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)進(jìn)行全面應(yīng)用，從而有效降低環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，還能夠緩解企業(yè)的用電需求，降低鋼鐵廠總體能耗情況，從而促進(jìn)鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 鋼鐵廠余熱資源應(yīng)用現(xiàn)狀

鋼鐵企業(yè)在冶煉發(fā)展的過程中會(huì)產(chǎn)生較多的余熱資源，尤其是一些低品質(zhì)的預(yù)熱，比如豎爐蒸汽、轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)蒸汽、加熱爐蒸汽。這些蒸汽會(huì)因?yàn)槠焚|(zhì)較低而被直接放散，或被用于采暖，在此情況下，造成資源的大幅度浪費(fèi)，而對蒸汽輪機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而利用飽和蒸汽帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，可為企業(yè)運(yùn)行提供充足的電力資源，也能夠降低廢棄等有害氣體的產(chǎn)生。

目前，鋼鐵工業(yè)不斷發(fā)展，資源、環(huán)境都面臨著嚴(yán)重的制約，隨著時(shí)間的推移，資源環(huán)境問題會(huì)更加嚴(yán)重，想要讓鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就必須要科學(xué)、合理地分配資源。以廣東省某鋼鐵廠為例，首先簡單了解該鋼鐵廠的余熱資源利用現(xiàn)狀，從收集到的數(shù)據(jù)情況來看，該鋼鐵廠中轉(zhuǎn)爐和軋鋼系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽并沒有得到有效利用，大量的余熱被放散。針對該鋼鐵廠的軋鋼高棒加熱爐、軋鋼棒材加熱爐、軋鋼板材加熱爐、60 t轉(zhuǎn)爐的賦予飽和蒸汽量來看，這其中還有很多剩余蒸汽。這四個(gè)項(xiàng)目的富余蒸汽量為7 t/h、3t/h、15 t/h、18 t/h。通過這個(gè)數(shù)據(jù)可知，該鋼鐵廠必須要建立形成良好的飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，以此達(dá)到節(jié)省創(chuàng)效的根本目的。企業(yè)目前擁有兩座50t煉鋼轉(zhuǎn)爐，這兩座轉(zhuǎn)爐平均煉鋼4 000 -4 200 t/d，兩座轉(zhuǎn)爐均配有煙罩冷卻余熱鍋爐，余熱鍋爐設(shè)計(jì)壓力為1.6 MPa，正常情況下，2臺(tái)轉(zhuǎn)爐均運(yùn)行。這些余熱蒸汽因?yàn)槟壳皼]有用途，暫作對空排放，實(shí)際工作壓力為0.6 - 0.8 MPa，同時(shí)為2臺(tái)余熱鍋爐各配置了一臺(tái)50 m3蓄熱器。根據(jù)該企業(yè)的預(yù)熱資源情況來看，開展工程蒸汽利用裝機(jī)勢在必行，發(fā)電技術(shù)也要進(jìn)行全面改善，從而為鋼鐵廠的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)運(yùn)行提供全面的科技支持，在設(shè)置過程中要充分考慮到發(fā)電的運(yùn)行情況、運(yùn)行時(shí)間、正常產(chǎn)余熱蒸汽旦[1]。

2 飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用分析

2.1 發(fā)電系統(tǒng)工藝流程

為了保證發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，本文對老區(qū)煉鋼轉(zhuǎn)爐、高棒、棒材、板材這四個(gè)內(nèi)容中的蒸汽進(jìn)行匯總后，讓其進(jìn)入到飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)中，對機(jī)組做功。在此基礎(chǔ)上，發(fā)電系統(tǒng)做功完成后，產(chǎn)生的乏汽也會(huì)進(jìn)入到冷凝器中進(jìn)行冷凝，進(jìn)而通過凝結(jié)水泵，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

2.2 發(fā)電系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備參數(shù)

該鋼鐵廠中使用了純凝汽式汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備，這些主機(jī)設(shè)備的參數(shù)也要進(jìn)行全面設(shè)置，從而保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。設(shè)備為山東某汽輪機(jī)廠，主要的技術(shù)參數(shù)包括型號(hào)、進(jìn)汽壓力、進(jìn)汽溫度、飽和溫度、設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速、額定功率、額定進(jìn)汽量、額定排汽壓力、冷卻水溫度等。此外，附帶的主要技術(shù)參數(shù)也要進(jìn)行全面設(shè)定，包括型號(hào)、額定電壓、額定功率、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)、臨界轉(zhuǎn)速、突然短路電磁力矩倍數(shù)。需要注意的是，突然短路電磁力矩倍數(shù)要控制在7.09，以此讓設(shè)備得到穩(wěn)定的運(yùn)行[2]。

2.3 發(fā)電系統(tǒng)輔助設(shè)備技術(shù)參數(shù)

通過上文的分析可知，為了形成良好的循環(huán)系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，該鋼鐵廠新建了循環(huán)水泵房，以此為發(fā)電機(jī)組循環(huán)提供冷卻水，相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)也要得到全面分析?？紤]到轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的周期性特點(diǎn)，讓轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)氣也存在間斷性的問題。

此外，鋼鐵廠設(shè)備產(chǎn)生的蒸汽、蒸汽的壓力、溫度、產(chǎn)氣量都是不固定的，會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化，因此，必須要保證發(fā)電機(jī)組的持續(xù)運(yùn)行，從而讓蒸汽長期穩(wěn)定在一個(gè)壓力下，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用案例

3.1 飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用

通過上文對飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的研究，本文以廣東省某鋼鐵廠布置的飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)為例，針對具體的布置應(yīng)用展開分析。該鋼鐵廠在布置飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)之前，為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在設(shè)計(jì)飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的同時(shí)，還設(shè)計(jì)了循環(huán)水系統(tǒng)和油系統(tǒng)輔助運(yùn)行，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。針對飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容為：①在出口處安裝1臺(tái)蓄熱器，利用蓄熱器將蒸汽波動(dòng)控制在一定范圍內(nèi)，保證蒸汽得到最大程度的收集，從而為汽輪機(jī)工作運(yùn)行提供充足的能量。②在每個(gè)轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐的蒸汽管道系統(tǒng)中，分別安裝3個(gè)閥門，即穩(wěn)壓閥、止回閥和關(guān)斷閥;讓2臺(tái)轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的余熱蒸汽，通過蓄熱器進(jìn)入蒸汽母管，最終通向電站。

除了上述幾個(gè)布置之外，還要對軋鋼加熱爐等進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下：①該鋼鐵廠中的3座軋鋼加熱爐產(chǎn)生的余熱，在鍋爐出口形成蒸汽后，直接匯集到設(shè)置好的蒸汽管道中，經(jīng)過蒸汽管道與余熱電站之問的支架，直接進(jìn)入余熱電站;②鋼鐵廠中轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的余熱蒸汽以及軋鋼系統(tǒng)中產(chǎn)生的余熱蒸汽在電站進(jìn)行匯合后，通過設(shè)置好的蒸汽管道，經(jīng)過蒸汽管道和汽輪機(jī)主汽門之問的支架，進(jìn)入到汽輪機(jī)主汽門;⑧余熱蒸汽形成飽和蒸汽，進(jìn)入到汽輪發(fā)電機(jī)組中實(shí)現(xiàn)發(fā)電，發(fā)電過程中產(chǎn)生的凝結(jié)水，經(jīng)過循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的凝結(jié)水泵加壓后，再次返回到轉(zhuǎn)爐和軋鋼余熱鍋爐中的補(bǔ)充水箱內(nèi)，作為補(bǔ)充水，重新進(jìn)入余熱鍋爐中，再次生成余熱蒸汽，形成一個(gè)大的循環(huán)系統(tǒng)，不僅充分利用了余熱資源，同時(shí)也有效降低了水資源的消耗情況，這對于工廠企業(yè)發(fā)展而言，起著至關(guān)重要的作用[3]。

3.2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是支持輔助飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用之一，這種循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的工藝流程較為復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用的過程中涉及到的內(nèi)容較多。系統(tǒng)的核心設(shè)備為通風(fēng)冷卻塔，這種通風(fēng)冷卻塔可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)供水，在飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步降低用水量，還能夠減少占地面積。需要注意的是，這種循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)對補(bǔ)給水的質(zhì)量要求較高，必須要滿足以下幾個(gè)方面的要求：①補(bǔ)給水中的懸浮物含量不能超過20 mg/L;②補(bǔ)給水的pH值范圍在6.5≤pH值≤9.5;⑧補(bǔ)給水的碳酸鹽硬度≤250 mg/L（CaC03計(jì)）;④補(bǔ)給水的水源必須要山企業(yè)提供，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 油系統(tǒng)應(yīng)用分析

在使用飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電的過程中，為了保證汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)動(dòng)作可以在啟動(dòng)、停止、工作的過程中得到落實(shí)，就要通過油壓系統(tǒng)控制汽輪機(jī)的運(yùn)行，因此該企業(yè)還額外安裝了1臺(tái)主油泵，借助這個(gè)油泵保證汽輪機(jī)工作穩(wěn)定，在汽輪機(jī)工作過程中油系統(tǒng)也可以穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)供油，并且在汽輪機(jī)非正常運(yùn)行時(shí)采用另外1套電動(dòng)油泵實(shí)現(xiàn)供給。該鋼鐵廠為了保證汽輪機(jī)可以長久持續(xù)運(yùn)行，避免發(fā)生故障停機(jī)，分別配備了2個(gè)潤滑油泵，即低壓交潤滑油泵和直流潤滑油泵，在此情況下，如果汽輪機(jī)發(fā)生故障停機(jī)，相連接的設(shè)備也不會(huì)損壞。

3.4 主廠房設(shè)施布置情況

在全面掌握了3個(gè)系統(tǒng)的安裝布置情況后，針對該鋼鐵廠主廠房的布置情況進(jìn)行分析：該企業(yè)的主廠房為封閉式，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，廠房的抗震設(shè)防烈度應(yīng)為8度。將IX3 MW余熱電站布置在主廠房，并且采用二列式的方式進(jìn)行布置，同時(shí)山西向東依次布置汽機(jī)房。不僅如此，在主廠房中還布置了電氣綜合控制問、電氣主控室、熱工控制室等空問，其中，汽機(jī)問的跨度和長度分別為12.00m、18m，而運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為6.000 m，在這個(gè)過程中，汽輪發(fā)電機(jī)組采用縱向布置。該鋼鐵廠還在其中布置了1臺(tái)橋式起重機(jī)，軌頂標(biāo)高為13.000 m。為了滿足主廠房的通風(fēng)采光要求，還在屋頂部設(shè)置了白然通風(fēng)機(jī)和采光板，需要注意的是，電氣綜合控制室的跨度和運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為8.5 m、6.000 m。

4 總結(jié)

綜上所述，飽和蒸汽余熱發(fā)電工程對于工業(yè)企業(yè)而言具有重要的意義，通過這個(gè)系統(tǒng)不僅可以讓余熱資源得到充分利用，為發(fā)電工程提供充足的供給，而且落實(shí)了節(jié)能減排政策，并且降低工程所需要承擔(dān)的工程造價(jià)問題。不僅如此，飽和蒸汽余熱發(fā)電工程在使用過程中不會(huì)產(chǎn)生污染，屬于環(huán)保型項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)：

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[3]馬賽，趙建波.飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)在某鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用實(shí)例[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2014（3）：33-35.