干熄焦高壓蒸汽并汽能源回收利用改造

胡龍光，莫崇園

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司動(dòng)力廠，廣西 柳州 545002）

1 前言

鋼鐵工業(yè)是大量消耗能源的產(chǎn)業(yè)，我國鋼鐵工業(yè)能耗占全國工業(yè)總能耗的12%，能源消耗約占鋼材成本的三分之一。近十年來，我國國有大中型鋼鐵企業(yè)在減少能源消耗方面取得了較大的進(jìn)步。然而，從總體上看，我國鋼鐵工業(yè)能源消耗仍與世界其他主要產(chǎn)鋼國有較大差距，單位能耗高出工業(yè)發(fā)達(dá)國家20%~40%，鋼鐵企業(yè)普遍存在能源利用率低、能源散失嚴(yán)重等問題。如何通過技術(shù)創(chuàng)新，減少能源消耗，降低生產(chǎn)成本是關(guān)系到鋼鐵企業(yè)生存和發(fā)展的重要課題[1]。鋼鐵企業(yè)若做好二次能源回收技術(shù)創(chuàng)新工作，一則能降低能耗，降低成本；二則能創(chuàng)造效益和利潤；三則能減少污染排放，達(dá)到一石三鳥的效果。

目前，我國鋼鐵行業(yè)發(fā)展迅速，節(jié)能降耗的潛力也是十分巨大的。鋼鐵生產(chǎn)的工藝流程長，工序多，既消耗能源，又產(chǎn)生二次能源，這些二次能源的回收利用會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益[2]。我國鋼鐵行業(yè)二次能源回收利用潛力巨大，很多重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)回收高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣來發(fā)電，或建設(shè)燃?xì)?蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（CCPP）機(jī)組利用可燃?xì)怏w發(fā)電。余熱余能也是鋼鐵行業(yè)二次能源回收利用的重點(diǎn)。焦?fàn)t采用干熄焦回收的余熱發(fā)電，高爐爐頂煤氣壓差發(fā)電（TRT）裝置，轉(zhuǎn)爐余熱飽和蒸汽發(fā)電，燒結(jié)環(huán)冷余熱發(fā)電，這些利用余熱余能發(fā)的電，能夠滿足鋼鐵企業(yè)相當(dāng)部分的電力需求。因此，鋼鐵企業(yè)二次能源回收的利用具有較大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。對于高壓蒸汽并汽疏水回收余熱也是利用余能一項(xiàng)措施，優(yōu)化蒸汽管網(wǎng)運(yùn)行，通過蒸汽產(chǎn)、供、用動(dòng)態(tài)跟蹤和調(diào)整，解決關(guān)鍵限制性環(huán)節(jié)存在的問題，因勢利導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)蒸汽的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[3]。本文針對干熄焦高壓蒸汽并汽疏水余熱回收節(jié)能方案進(jìn)行簡述。

2 干熄焦高壓蒸汽并汽能源回收利用工程項(xiàng)目改造的必要性

柳鋼動(dòng)力廠是柳鋼下屬二級單位，動(dòng)力廠熱電車間主要職責(zé)是負(fù)責(zé)為公司其他生產(chǎn)單位輸送電力、蒸汽兩種能源介質(zhì)。動(dòng)力廠熱電車間有2臺(tái)干熄焦發(fā)電機(jī)組，焦化廠5臺(tái)干熄焦鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽通過蒸汽管道輸送到動(dòng)力廠熱電車間1#站供2臺(tái)干熄焦汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。其工藝流程簡單示意圖如圖1。

圖1 改造前工藝系統(tǒng)圖

干熄焦鍋爐檢修結(jié)束，開爐正常后干熄焦蒸汽并入蒸汽管網(wǎng)主要存在以下問題：（1）干熄焦高壓蒸汽管道疏水直接排放到大氣，噪聲很大，污染環(huán)境。（2）干熄焦高壓蒸汽并汽疏水排放的溫度較高，造成熱量損失；同時(shí)，疏水沒有回收，導(dǎo)致干熄焦鍋爐的補(bǔ)水量增大，除鹽水成本增加；地溝會(huì)有二次蒸汽冒出，水蒸氣也會(huì)使周圍環(huán)境空氣的濕度增加，會(huì)加重周圍設(shè)備、管道及設(shè)備支架的腐蝕[4]。（3）干熄焦蒸汽管路長，5座干熄焦?fàn)t子距離熱電最近的800米遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)約1500米，管路長，當(dāng)干熄焦蒸汽達(dá)到額定值，沿途的疏水逐步關(guān)閉，僅依靠熱電末端的疏水管道疏水，因壓力較高，為了確保安全，閥門的開度僅有三分之一左右，流量小，造成暖管的時(shí)間長，影響并汽時(shí)間，造成極大的能源消耗。（4）干熄焦余熱鍋爐，其升溫升壓所需時(shí)間比燃?xì)忮仩t少(從焦化操作情況看出)，且管路長、保溫效果相對差，焦化干熄焦蒸汽溫度正常后，至熱電端溫度還是偏低，嚴(yán)重滯后于干熄焦鍋爐的升溫升壓速度。干熄焦余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽輸送至熱電發(fā)電運(yùn)行多年，每月均有3～5次的停汽檢修。從這幾年運(yùn)行情況看，某座干熄焦檢修后，蒸汽送至熱電后，溫度需要較長時(shí)間才能達(dá)到并汽要求，有時(shí)用時(shí)將近一個(gè)班（8小時(shí)）才能并汽成功，造成能源的浪費(fèi)，影響發(fā)電量。因此，實(shí)現(xiàn)對干熄焦高壓蒸汽并汽疏水能源的回收利用、減少并汽時(shí)間，是我們節(jié)能降耗的一個(gè)切入點(diǎn)。

3 干熄焦高壓蒸汽并汽能源回收利用工程項(xiàng)目改造方案

技術(shù)方案：在熱電增設(shè)減溫減壓裝置；同時(shí)，把熱電端的疏水管道直徑從20mm提高到32mm。當(dāng)蒸汽溫度達(dá)到300℃以上，把干熄焦高壓蒸汽并汽疏水通過雙減器減溫減壓后接入3#分汽缸供低壓蒸汽管網(wǎng)利用，即回收了能源，又提高了管網(wǎng)的暖管速度，縮短并網(wǎng)時(shí)間，提高發(fā)電量。同時(shí)，將雙減器的操作接入主控室監(jiān)控電腦界面中，實(shí)現(xiàn)干熄焦高壓蒸汽并汽疏水遠(yuǎn)程監(jiān)控操作，降低勞動(dòng)強(qiáng)度也提高了工作效率。

減溫減壓裝置是將過熱蒸汽參數(shù)（對減溫減壓裝置而言的高壓力p1，高溫度t1）進(jìn)行減壓，減溫控制，通過本裝置的水蒸汽可以精確達(dá)到生產(chǎn)工藝或用戶需要的蒸汽參數(shù)（壓力p2，溫度t2）。減溫減壓裝置由減壓系統(tǒng)、減溫系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)四部分組成。其減壓系統(tǒng)由減壓閥和節(jié)流孔板組成，減溫系統(tǒng)由混合管、噴嘴、給水分配閥、給水節(jié)流裝置、截止閥、止回閥組成，安全保護(hù)裝置由主安全閥、脈沖安全閥、壓力表、溫度計(jì)和蒸汽管組成。自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由給水調(diào)節(jié)閥、溫度信號模塊、壓力信號模塊、減壓閥組成。本工程項(xiàng)目改造是將高壓干熄焦蒸汽（壓力p1=8.4Mpa，溫度t1=480℃）減溫減壓為低壓蒸汽（壓力p2=0.5Mpa，溫度t2=250℃）。

工程方案：通過加裝管道將原干熄焦蒸汽并汽疏水管引至新增的雙減器進(jìn)行減溫減壓后回用至公司低壓蒸汽管網(wǎng)。

熱電車間1#站干熄焦高壓蒸汽并汽能源回收改造生產(chǎn)工藝簡單流程圖如圖2所示。

圖2 改造后工藝系統(tǒng)圖

在圖2上，一焦至五焦干熄焦高壓蒸汽并汽疏水管統(tǒng)一接到新增的疏水母管上，熱電機(jī)組開機(jī)暖機(jī)并汽的疏水管也接到新增的疏水母管上，將干熄焦高壓蒸汽疏水和開機(jī)暖機(jī)并汽的高溫高壓疏水接入新增的雙減器，再通過3#分汽缸對外供低壓蒸汽，既實(shí)現(xiàn)了高溫高壓蒸汽疏水余熱回收，又實(shí)現(xiàn)低壓蒸汽的供應(yīng)，也避免了疏水過程產(chǎn)生噪音對環(huán)境的污染，使蒸汽得到最合理利用，達(dá)到了最大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 項(xiàng)目效果

（1）項(xiàng)目改造前，干熄焦高壓蒸汽（壓力p1=8.4Mpa，溫度t1=480℃）并汽疏水直接排放至地溝，不僅造成了能源的浪費(fèi)和噪聲污染，而且存在高溫高壓的蒸汽噴射引起傷人的安全隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)：2018年全年干熄焦停汽檢修次數(shù)達(dá)到102次。按正常疏水暖管至并汽成功通常需要約10小時(shí)，疏水的流量為15噸/小時(shí)的蒸汽量，每次并汽造成損失的蒸汽量：15噸/小時(shí)×10小時(shí)=150噸，全年損失的蒸汽量：150噸/次×102次=15300噸。

（2）本工程項(xiàng)目于2019年12月正式投運(yùn)，項(xiàng)目改造后，將干熄焦高壓蒸汽（壓力p1=8.4Mpa，溫度t1=480℃）并汽疏水通過減溫減壓裝置減溫減壓為低壓蒸汽（壓力p2=0.5Mpa，溫度t2=250℃）供低壓蒸汽管網(wǎng)回收利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)：工程項(xiàng)目投產(chǎn)至今干熄焦停汽檢修次數(shù)達(dá)到115次。按正常疏水暖管至并汽成功通常需要約10小時(shí)，疏水的流量為15噸/小時(shí)的蒸汽量，每次并汽回收的蒸汽量：15噸/小時(shí)×10小時(shí)=150噸，項(xiàng)目投產(chǎn)至今總共回收的蒸汽量：150噸/次×115次=17250噸。項(xiàng)目投用后回收了大量的蒸汽資源，又避免了疏水過程中產(chǎn)生的噪音、水汽對環(huán)境的污染。

顯而易見，該工程項(xiàng)目效果顯著，有效合理利用能源，實(shí)現(xiàn)了蒸汽利用最大經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

5 結(jié)束語

通過實(shí)施干熄焦高壓蒸汽并汽能源回收利用改造工程方案，減少能源浪費(fèi)和優(yōu)化蒸汽利用，對公司的節(jié)能降耗具有重要意義。

增加干熄焦高壓蒸汽疏水雙減器后，當(dāng)熱電機(jī)組準(zhǔn)備開機(jī)前暖管并汽的高溫高壓疏水能夠得到充分利用，節(jié)約能源的同時(shí)還減少噪音污染。同時(shí)有效提高了低壓管網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，為熱用戶的穩(wěn)定生產(chǎn)提供保障。