钢铁企业循环水余热在城市供热工程的应用

王文青

（山东省冶金设计院股份有限公司，山东济南250000）

钢铁企业循环水余热在城市供热工程的应用

王文青

（山东省冶金设计院股份有限公司，山东济南250000）

利用永锋钢铁有限公司的发电机组循环冷却水余热为热源，对齐河县城进行城市集中供热改造。介绍了循环水余热在该项目的设计与应用。

电厂循环水；余热利用；城市集中供热

1 概述

项目名称：利用永锋钢铁公司循环水余热对齐河县城集中供热改造工程。项目内容：利用山东莱钢永锋钢铁有限公司2伊25 MW,1伊50 MW发电机组凝汽器循环水余热，在厂区建设供热首站，站内安装尖峰汽水换热设备、循环水泵及相应配套设备；改造并新建齐河城区二级热力站；新建一次热水管网。

供热范围：齐河县主城区居民生活区及近三年规划的建筑面积总计477万m2，总供热能力262 MW。根据齐河县长远规划，需要供热的建筑面积可达到1000万m2，总热负荷550 MW，此时，可通过提供一次网供回水温差来实现供暖需求。

2 项目提出背景

在钢铁行业自备电厂中的综合热效率，大致在30%耀35%之间，有将近60%的燃料所释放的热量在发电过程中损失。汽轮机做功后排出的乏汽，在凝汽器中凝结放热，循环水经过凝汽器带走了相当大的热量，并通过冷却塔冷却，大量的热量通过冷却塔散发到大气中损失掉。该部分能量因为工质的品位相对较低，没办法有效转换为电能。利用循环水所包含的余热用于城市集中供热，将极大减小循环冷却水散热带来的水资源蒸发损失及环境热污染，并且可以缓解城市供热所带来的电力和燃料紧缺的局面，提高能源综合利用效率。

凝汽式汽轮机可以通过降低排汽缸真空度来提高循环水的温度，利用循环水余热进行城市集中供热，这种技术即循环水余热供热。这项技术能够充分提高能源利用率，技术相对已十分成熟，在国内外均有研究和成功运行的实例，特别在我国一些北方需要供热的城市得到了较为广泛的应用与推广。

3 循环水供回水温度及循环水量的确定

由于本工程的热源来自于汽轮发电机组凝汽器循环冷却水，供回水温度的确定与机组的安全经济运行有关。凝汽器作为排汽凝汽设备，通常真空度在90%耀96%,甚至达97%。表1给出了凝汽器真空度与绝对压力、饱和温度的对应关系。

表1 凝汽器真空度与绝对压力、饱和温度的关系

从表1中看出，随着真空度的降低，机组的排汽温度逐渐升高，但是机组的发电量会降低。通过对国内循环水余热供暖运行调查，在绝对压力30 kPa时凝汽器的排水温度可达60益，此时对机组的发电影响很小。根据对齐河县过去几年齐河县供暖情况调查，二次网的供回水温度均维持在55/45益左右。因此确定本工程热网的一次网供回水温度为：60/45益，考虑到供暖第一年度供热负荷较少，为适应热源机组的匹配运行，供暖第一年度热网的一次网供回水温度为：60/50益。随着热网的不断扩大，供热面积逐渐增加，热网的一次水网供回水温度差可适时调整，以适应不同负荷下的供暖需求。

齐河县城供热管网规模按当年度规划和远期规划综合考虑，当年供热面积为：197万m2，热负荷为：108.35 MW；明年及以后供热面积增加：280万m2，新增热负荷为：154 MW；本项目总供热面积为477万m2，总热负荷为262.35 MW。为满足不同热负荷下供热系统的正常运行和山东永锋钢铁有限公司的热源条件，供热系统采用变温差下的质调节，即通过改变一次网的供、回水温度来调节系统的热负荷。供暖第一年设计供、回水温度60/50益；供暖第二年及以后设计供、回水温度60/45益。循环水流量选用：9330 t/h。

4 热力首站系统流程及参数

热力首站设置在山东永锋钢铁有限公司厂区内。在发电机组凝汽器循环冷水进出口管道切断阀之前敷设一条DN1200的管道，通过热力首站内循环泵加压供给各热用户，循环水降温后再回到凝汽器，形成一次网循环系统。首站内还设置汽-水换热器作为补热或备用热源再加热循环水，一次网循环水利用高炉冲渣水余热作为补水热源，设置旁通管定压的恒压变频补水装置。

热力首站采用二层框架结构，一层设置循环水泵房及配电室，二层设置汽水换热器及控制室。循环水泵房内设置三台电动变频循环水泵，两用一备，并预留一台汽动泵位置，二层设置三台汽水换热器。

循环水泵，型号：700S-85，流量：4700耀5640 t/h，扬程：85耀77 m，功率：1600 kW，电压：10 kV，台数：3台，两用一备；汽水换热器，卧式列管换热器，换热量:30 MW，换热面积：150 m2,换热管材质为不锈钢管D25伊1.5。

5 一次管网布置

供热管线从山东永锋钢铁有限公司供热首站出来沿金石路敷设至齐河县城主城区。供热管网敷设方式主要采用直埋敷设，局部跨越桥洞、河流时，采用架空敷设，穿越铁路、主要公路时，采用顶管敷设。不同管径的供热管道满足直埋管道的最小覆土深度要求。供热管网采用无补偿直埋敷设，当直管段过长时应采用有补偿直埋敷设。补偿原件采用直埋外压式波纹补偿器或L型、Z型自然补偿形式。

供、回水管道均采用硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管，外护高密度聚乙烯外套。所有管道附件均应做保温处理。热网管道及附件，除采用工厂预保温以外，应涂刷耐热、耐湿、防腐性能良好的涂料，并进行除锈操作。为便于检修和运行，供热管网输送主干线每隔2耀3 km装设一个分段阀门；输送支干线每隔1耀1.5 km装设一个分段阀门，支户线起点装设平衡阀、关断阀、泄水阀和排气阀等；管网高点设放气阀，低点设泄水阀。

6 运行效果

本工程供热运行后，其项目范围内的燃煤锅炉拆除，原热源厂热电2伊130 t/h燃煤锅炉停止运行，齐河城区内45台燃煤锅炉（合计125 t/h）停止运行，并将替代齐河城区现有散煤取暖户。经测算，本工程正常运行后，采暖季每年减少燃煤14.5万t，减少SO2排放4600 t/a，减少烟尘排放8700 t/a。另外还使得供热范围内的散煤堆、灰渣堆及其运输量大大减少，消除了煤堆起尘和汽车运输扬尘和汽车尾气造成的环境污染，对改善城市交通噪声也有一定的作用。与锅炉房相比，热力站产生的噪声要小很多，无污水排放。本项目实施以后，对城市环境有彻底的改善作用。

7 结束语

以上为永锋钢铁循环水余热利用技术在齐河县供热工程的实际应用，可以看出循环水余热利用技术已经相对成熟，利用循环水余热进行城市集中供热，其本身就是节能项目。本项目建成投用后，大量的高耗能、高污染、低效率的小锅炉房可被停用拆除，城区上空大气质量状况将会大大改善，并可节约大量人力物力与占地面积，的确是一项利国利民，经济效益和社会效益俱佳的工程。

[1]吴星，付林，胡鹏.电厂循环水供热技术的研究与应用[J].区域供热，2008，27（4）.

[2]张世钢.热电联产中的深度余热回收技术研究，清华大学博士后研究报告，2006.8.

Utilization of Waste Heat from the Circulating Water of Steel Plants in Urban Heat Supply Projects

Wang Wenqing
（Shandong Province Metallurgical Engineering Co.,Ltd.,Jinan,Shandong 250000,China）

The urban concentrated heat supply system of Qihe County was transformed by utilizing the waste heat from the power generator circulating water of Yongfeng Steel.The design and application of circulating water waste heat utilization in the project are introduced.

power plant circulating water;waste heat;urban concentrated heat supply

TK115

B

1006-6764(2018)01-0047-02

2017-09-26

王文青（1986-），男，2008年毕业于安徽工业大学热能与动力工程专业，工程师，现从事热力燃气专业设计工作。