饱和蒸汽发电在天铁的应用

江彦军 （天津天铁冶金集团动力厂,河北涉县 056404)

饱和蒸汽发电在天铁的应用

江彦军 （天津天铁冶金集团动力厂,河北涉县 056404)

天铁炼钢厂转炉汽化冷却系统回收的饱和蒸汽因其品位低而难以充分利用。通过对炼钢转炉汽化冷却系统回收蒸汽用于发电的可行性进行探讨和论证，对转炉汽化冷却系统蒸汽系统进行工艺优化和改进，应用回收蒸汽发电关键技术，成功地实现了饱和蒸汽的完全回收并转化为高品质电能，避免了蒸汽放散，节约了电能。

饱和蒸汽 发电 汽轮机 蓄热器 改进

1 前言

近年来，国家大力提倡循环经济、绿色经济、低碳经济，作为高能耗的钢铁企业而言，节能显得更为重要。不断地提高能源的综合利用效率，降低综合能耗，成为企业可持续发展和竞争的必然趋势。天铁在炼钢生产中，炼钢转炉汽化冷却系统回收的蒸汽因其压力波动大，含水量高，冬季用于生活取暖，夏季大部分蒸汽则放散，造成了热能的浪费且污染了环境[1]。天铁集团根据炼钢厂现状，将转炉汽化冷却系统回收的蒸汽，通过蒸汽系统的完善和工艺的优化实现了饱和蒸汽发电，经济效益和社会效益显著。

2 蒸汽产量现状

天铁炼钢车间现有3座45 t/h转炉，正常生产每座产汽量为12 t/h，3座转炉共产生饱和蒸汽量是36 t/h，汽包出口蒸汽压力0.8 MPa;加热炉汽化冷却产汽10 t/h，汽包出口蒸汽压力0.8 MPa;管网富裕蒸汽12～15 t/h，压力0.3～0.5 MPa，温度180℃。总计富裕蒸汽58～61t/h。

3 饱和蒸汽发电方案确定

3.1 可行性分析

由于炼钢转炉生产作业的特点，造成其产生的汽化冷却汽流量及压力波动大，且为饱和蒸汽，品位较低，直接用于发电无论对于汽轮机组本体安全性还是生产组织连续运行都产生重要影响。为此，结合公司实际提出了对汽轮机采用双路供汽，即一路为炼钢转炉汽化冷却汽，另一路为低压管网部分富裕的蒸汽（用于稳定机组运行)。通过采用这一方案，可确定转炉汽化冷却系统回收的饱和蒸汽可用于发电。

3.2 主体设备选型

由于转炉汽化冷却系统发生的蒸汽波动较大，确定与蒸汽量相匹配的装机容量关系到初期成本和运行的经济性。若发电机组选组装机容量大，则机组长期处于低负荷造成初期投资的浪费;若发电机组装机容量小，则会造成的蒸汽放散和热能的浪费。通过增加蓄热器可实现转炉和加热炉汽化冷却汽汽压的平稳和完全回收，若汽压的选定与低压管网汽压相当（～0.5 MPa)，进汽温度≥150℃，以此为依据可得出汽轮机汽耗率7.92 kg/kW.h（汽轮机厂家提供)，蒸汽流量以61 t/h计算，最大发电量可达到7.7 MW，汽轮发电机组主要配置及相关参数如下。

（1) 汽轮机参数

型号:S8-0.6

额定功率/MW:8

额定转速/r/min:3 000

进汽压力/MPa（A):0.5

进汽温度/℃: ～152（饱和)

额定进汽量/t/h:61

（2) 发电机参数

型号：QF-9/6.3

有功功率/MW：9

定子电压/kV：6.3

额定转速/r/min：3 000

频率/Hz：50

功率因数：0.8(滞后)

励磁方式：无刷励磁

冷却方式：空气冷却

4 关键技术

由于炼钢转炉汽化冷却系统产生的蒸汽为饱和蒸汽，湿度大，同时汽源压力不稳定，用于汽轮机发电易发生水蚀现象。因此，饱和蒸汽发电机技术的关键是如何保证饱和蒸汽的品质、干度和压力的稳定。

4.1 蒸汽品质的改善

炼钢厂原转炉汽化冷却系统用冷却水采用软化水，不但影响汽化冷却系统的换热效果，产生的蒸汽也易在汽轮机内产生结垢而阻塞汽轮机流道，影响汽轮机的安全经济运行。为此，采用化学除盐水管网对原有水源进行了置换，并将汽轮机凝结水并入除盐水管网，在提高汽化冷却系统的换热效果同时，有效地保证了蒸汽品质，并维持了基本的汽水平衡。见图1。

4.2 蒸汽压力的平稳

根据转炉配置情况，增设了4台150 m3蓄热器。转炉汽化冷却蒸汽先进入蓄热器，经过蓄热器将不连续的、流量波动大的蒸汽转变成相对稳定的、连续供应的蒸汽供送至汽轮发电机。蓄热器补水由除盐水管网引一路管道接至蓄热器。蓄热器排污水进入排污扩容器后排入排污井。见图1。

4.3 蒸汽干度的提高

（1) 经蓄热器稳压后的蒸汽进入分汽缸，而低压管网富裕蒸汽也进入分汽缸（进分汽缸时设逆止门)，在汽压相对较低时，汽轮机运行实现了双路汽源供汽，见图1。由于低压管网蒸汽具有30℃的过热度，因此在双路供汽的情况下有效地保证蒸汽干度，实际运行表明蒸汽过热度平均达到15℃以上。

（2) 分汽缸出口蒸汽管道上设置蒸汽滤洁器，进一步提高了蒸汽干度，尤其当转炉汽化冷却汽压力高而低压管网蒸汽不能进入分汽缸时，作用愈加明显，有效地增加了系统的运行平稳可靠性，提高了发电效率。

图1 饱和蒸汽发电热力工艺

4.4 汽轮机组的改进

（1) 在运行调节方式上对汽轮机各级疏水进行少量的放散，通过扩容器至凝汽器对其回收，减少凝结水对末级叶片的冲蚀。此外，汽轮机末一、二级叶片进行激光硬化处理，增强了机组运行的抗水蚀能力。

（2) 为进一步减小蒸汽压力的波动对汽轮机安全性的影响，机组控制增加了以调节汽轮机进汽压力为主，功率调节为辅的负荷调节方式。这种运行方式虽然电负荷不易稳定，但有效地保证了机组进汽压力的稳定。

5 结束语

饱和蒸汽发电最大的技术瓶颈是解决饱和蒸汽对汽轮机的冲蚀，通过对工艺的优化及机组制造方面的改进，实现了饱和蒸汽发电。该项目自2009年6月投入生产以来，汽轮机组振动、轴位移、瓦温等各运行参数稳定可靠。尽管由于转炉产汽的不连续性，造成了电负荷的波动，但对炼钢转炉产生的饱和蒸汽进行了完全回收，避免了蒸汽放散及其产生的污染，节能减排的效果显著。

[1]何世文，徐玉林，裴永红.转炉汽化冷却回收蒸汽用于发电技术的实践[J].冶金能源,2009（5)：51～53.

Application of Saturated Steam Power Generation in TIANTIE

Jiang Yanjun

The saturated steam recovered from converter evaporative cooling system at Tiantie Steel-making Subsidiary could not be fully used due to its low grade.The discussion and demonstration of power generation feasibility by the said steam,the process optimization and improvement of the steam system and the adoption of the critical technique of power generation by recovered steam successfully accomplished the full recovery of the saturated steam,which was converted into high quality electric energy.Consequently,the steam emission was avoided and electric energy saved.

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（收稿 2010－10－20 责编 赵实鸣)

江彦军，2003年毕业于河北工业大学热能与动力工程专业，现在天铁集团动力厂从事汽轮机运行管理工作。