飽和蒸汽發(fā)電在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用研究

摘 ?要：本文就飽和蒸汽發(fā)電在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用進行研究，以新建3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組項目為具體實例，指出該項目中發(fā)電機組運行時會浪費較多地飽和蒸汽資源和水、電能源的問題，基于此情況，決定采用純凝式低壓飽和蒸汽發(fā)電機組，能夠?qū)⒌蛪猴柡驼羝D(zhuǎn)化為電能，改造后的汽輪機會產(chǎn)生30t/h冷凝水，真正實現(xiàn)了可循環(huán)利用，有效降低設(shè)備運行期間的電能消耗，同時也進一步促進了鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：飽和蒸汽發(fā)電;鋼鐵企業(yè);發(fā)電機組;技術(shù)應(yīng)用

對于我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的實際狀況進行詳細了解，發(fā)現(xiàn)其正面臨著環(huán)境和資源兩個方面的困境，飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)的具體運用不僅能夠有效降低發(fā)電機組運行期間消耗的能源，還能最大程度上減少對周圍環(huán)境造成的污染，真正意義上實現(xiàn)節(jié)能減排。在此背景下，要求鋼鐵企業(yè)合理運用飽和蒸汽發(fā)電機組，能夠有效緩解對于電力資源的需求問題，堅實保障鋼鐵企業(yè)能夠真正實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 工程概況

該項目為新建3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組，建設(shè)地點為原電爐蒸汽拖動區(qū)域，該項目建設(shè)的主要目的是減少低壓飽和蒸汽放散，在最大程度上提高其利用率，有效提高自發(fā)電所占比例。與此同時，該項目的建設(shè)內(nèi)容主要包括供配電系統(tǒng)、廠房利舊改造、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、舊設(shè)備拆除，共計投資1145.067萬元，資金回收周期為15個月，項目的建設(shè)周期為合同生效后4個月。

2 3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組新建方案

2.1 方案確定

在制定3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組新建方案時，設(shè)計人員充分考慮鋼鐵企業(yè)蒸汽的平衡狀況，非采暖季節(jié)狀況下，該項目鋼鐵企業(yè)發(fā)電機組低壓飽和蒸汽的富余量為30t/h左右，規(guī)格為0.8MPa，將該部分能量回收之后，能夠建設(shè)1套3550KW凝汽式汽輪機，并為其配套異步交流發(fā)電機，其中發(fā)電機的額定功率為3550KW[1]。

2.1.1 機組選擇

設(shè)計人員在選擇3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組時，充分利用公司的低壓飽和蒸汽管網(wǎng)富余蒸汽，建設(shè)一套汽輪發(fā)電機組，綜合考慮低壓飽和蒸汽的富余量選擇純凝氣式汽輪機，其額定輸出功率為3550kw。同時，設(shè)計人員考慮到部分蒸汽持續(xù)富裕時段因素，最終選擇10KV 3550kw 高壓交流異步電動機，將部分特鋼生產(chǎn)區(qū)域富余的飽和蒸汽作為主要汽源。

2.1.2 選擇機組汽源

選擇機組汽源時，該項目設(shè)計人員詳細了解鋼鐵企業(yè)的低壓飽和蒸汽產(chǎn)汽區(qū)域，主要包括軋鋼、煉鋼、特鋼區(qū)域;而特鋼區(qū)域缺少用汽設(shè)備，主要采用大棒副產(chǎn)蒸汽、電爐均并入管網(wǎng)的方式，軋鋼區(qū)域設(shè)有2MW飽和蒸汽發(fā)電、煉鋼區(qū)域設(shè)有3.55MW飽和蒸汽發(fā)電，其中在特鋼區(qū)域?qū)嶋H運輸蒸汽過程中，由于輸送距離較長等的因素，導(dǎo)致汽源出現(xiàn)較大損失，結(jié)合此情況，3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組實際建設(shè)時，設(shè)計人員選擇300m原有DN250蒸汽管道，從電爐分廠原蒸汽拖動DN250進汽總管接出，該設(shè)計方式能夠有效降低DN150蒸汽管道、原有汽水分離器對汽源造成的不利影響，最大程度上提高3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組的經(jīng)濟效益[2]。

2.1.3 并網(wǎng)模式

該項目中增設(shè)了高壓并網(wǎng)開關(guān)柜，將機組發(fā)電納入到企業(yè)中，以新增高壓柜為并網(wǎng)接入點，充分利用原有除塵風機房，將電纜通道設(shè)置在35KV新區(qū)變高壓室內(nèi)，增設(shè)高壓電纜，憑借原電爐除塵風機帶動低壓配電室，其間運用蒸汽拖動形式，操作室設(shè)置在特鋼區(qū)域。

2.1.4 項目選址

3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組選址時，該項目設(shè)計人員綜合考慮各種因素，決定將3550KW汽輪機異步發(fā)電裝置設(shè)置在電爐除塵風機廠房內(nèi)部，將蒸汽拖動廠改造成為汽輪機主廠房，并將原有汽輪機裝置拆除，依據(jù)該項目建設(shè)方案要求改造原有低壓配電室，在北側(cè)院落位置設(shè)置一座循環(huán)水池，規(guī)格為600m3，根據(jù)該項目設(shè)計要求配置冷卻塔，規(guī)格為2000t/h，并增設(shè)循環(huán)水泵3臺，規(guī)格為1000t/h*3，合理配置回水和供水管道。同時，綜合考慮施工難度和工程量因素，充分利用地上空間設(shè)置水池[3]。

2.2 裝備技術(shù)特點

就3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組裝備技術(shù)特點節(jié)進行分析后可知，該項目中發(fā)電機組主要包括電氣室、汽機主廠房、供水系統(tǒng)和循環(huán)水池。其中，設(shè)計土建及主廠房時，有關(guān)人員充分考慮汽機汽封存在局部漏氣狀況，為了更好地控制蒸汽拖動廠房內(nèi)部的濕度，在汽機與電爐除塵風機中間設(shè)置了一道隔墻;設(shè)計熱力系統(tǒng)時，設(shè)計人員要將3.55MW低壓飽和蒸汽發(fā)電機組的額定進汽壓力設(shè)置為0.8MPa（a），特定進氣流量設(shè)置為28t/h;設(shè)計水系統(tǒng)時，應(yīng)用開式循環(huán)冷卻供水方式機組的循環(huán)水量為1800m3/h、供水溫度在33℃之內(nèi)，供水壓力為0.30MPa左右，回水溫度始終在43℃之內(nèi);開展自控系統(tǒng)設(shè)計時，采用遠程控制與現(xiàn)場控制結(jié)合方式，現(xiàn)場控制設(shè)置了操作臺和工程師站、遠程控制設(shè)置操作員站2套，集中至發(fā)電主控室DCS內(nèi)部，完全可以滿足一鍵啟停要求。

2.3 主要技術(shù)經(jīng)濟指標

分析該項目3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組的主要技術(shù)經(jīng)濟指標可知汽機的發(fā)電功率為3500kw，當進汽壓力達到0.8MPa的情況下，進汽流量可以達到28t/h。

2.4 主要部件

該項目設(shè)計人員在設(shè)計3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組時非常重視主要設(shè)備選型工作，主要設(shè)備具體規(guī)格型號如下：多級飽和蒸汽凝汽式汽輪機共一臺，規(guī)格為3550kW;凝汽器共1臺，640m2;凝結(jié)水泵共3臺，規(guī)格為40t/h、50m、7.5kw;水環(huán)真空泵共2臺，規(guī)格為600m3/H、17kw等。同時，針對主體設(shè)備技術(shù)參數(shù)進行分析可知，該項目設(shè)計人員選擇的汽輪機為飽和蒸汽凝汽式汽輪機，型號為N3.55-0.8，主蒸汽流量28t/h，主蒸汽參數(shù)為0.8/175MPa/℃，排汽壓力（絕壓）為10kPa，蒸汽單耗為8kg/kwh，額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為100-4000rpm，內(nèi)效率在75%以上，汽輪機的旋轉(zhuǎn)方向為由汽輪機向電機方向看為順時針;發(fā)電機型式為交流異步發(fā)電機，型號為YKS系列，額定功率為3550Kw，額定電壓為10kv，功率因數(shù)在0.89以上，額定轉(zhuǎn)速在2985rpm以上，級數(shù)為2，相數(shù)為3，冷卻方式為IC81W，絕緣等級為F級。

3 經(jīng)濟、社會效益分析

3.1 經(jīng)濟效益

對于該項目的經(jīng)濟效益進行分析，設(shè)計人員充分利用廠區(qū)規(guī)劃內(nèi)土地，其間并不需要增加規(guī)劃土地，在一定程度上節(jié)省了土地費用。同時還利用了現(xiàn)有的電爐蒸汽拖動廠房，并且新增了其他機組配套設(shè)備和設(shè)施，該項目的前期費用為10萬元，設(shè)計、咨詢和監(jiān)理費用54.94萬元，設(shè)備費用730.22萬元，建安費用255.36萬元，基本預(yù)備費用1145.067萬元，項目資產(chǎn)本身屬于聯(lián)峰實業(yè)動力廠，主要采用凝汽式汽輪機發(fā)電機組收集煉鋼、電爐富余低壓飽和蒸汽，運用于汽輪機發(fā)電工作中，不僅在一定程度上提高了蒸汽的利用水平，還有效降低了蒸汽放散，避免出現(xiàn)資源浪費現(xiàn)象，依據(jù)0.7MPa平均進汽壓力計算，該項目可以增加清水用水量30t/h、凈發(fā)電符合2700kw，按照凝汽式汽輪機發(fā)電機組年運行時間開展計算，10個月水費為1.6058元/t、電費為0.55元/kWh，考慮到項目運用遠程無人操作控制方式，發(fā)電機組運行過程中無人工成本，按照0.05元/kwh年度設(shè)備維保費用折算，項目正式投產(chǎn)之后，年新增發(fā)電效益為937萬元[4]。

3.2 社會效益

該項目投產(chǎn)之后，并不會產(chǎn)生污染氣體和固體廢棄物，不僅能夠有效降低鋼鐵企業(yè)蒸汽放散而產(chǎn)生的噪音和“白霧”，還能有效改善鋼鐵企業(yè)周圍的環(huán)境，提升居民生活區(qū)域的整體質(zhì)量，完全符合國家能源利用和環(huán)境保護政策要求。

4 結(jié)束語

為了更好地利用鋼鐵企業(yè)的余熱資源，設(shè)計人員依據(jù)該項目要求，開展3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組新建方案工作，充分明確新建方案，科學掌握3.55MW飽和蒸汽發(fā)電機組的裝備和技術(shù)特點，合理設(shè)置主要技術(shù)經(jīng)濟指標，依據(jù)企業(yè)發(fā)展狀況選擇主要部件，并就新建方案的經(jīng)濟和社會效益進行分析，能夠有效降低鋼鐵企業(yè)的能源消耗，同時進一步提升其整體價值水平。

參考文獻：

[1] 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)用實例[J]. 應(yīng)用能源技術(shù)， 2014（3）：3.

[2] 蔡發(fā)明， 鄒永紅. 飽和蒸汽發(fā)電在鋼鐵廠的應(yīng)用[C]// 第三屆全國冶金節(jié)水，污水處理技術(shù)研討會暨萊鋼現(xiàn)場節(jié)水經(jīng)驗交流會文集. 2007.

[3] 劉穎， 馬永鋒. 低壓飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用[J]. 冶金動力， 2016（3）：4.

[4] 李杰. 飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用研究[J]. 微計算機信息， 2019， 000（008）：160，封3.

作者簡介：陳國軍，1976年8月，男，籍貫：江蘇省張家港市，漢，本科，工程師，研究方向：火力發(fā)電。