轉爐余熱蒸汽電站熱力系統設計與應用

周宏偉　黃剛毅

摘要：鋼鐵廠轉爐生產產生的高溫尾部煙氣，尾部煙道一般采用余熱鍋爐進行保溫和吸熱，吸熱產生的飽和蒸汽一般對空排放或回收至熱用戶，本文引用實例介紹了建設余熱汽輪發電站方式綜合利用轉爐余熱蒸汽，為鋼鐵廠的余熱利用提供了一條可行的途徑。

關鍵字：熱力系統；設計；應用

1 概述

某鋼鐵廠現有60t轉爐4座和120t轉爐4座，轉爐在生產過程中其汽化冷卻裝置產生大量的低壓飽和蒸汽，由于轉爐容量和建設初期的設計冷卻方式的限制，4×120t轉爐產生低壓飽和蒸汽產量為～60t/h，壓力0.8～1.0MPa；4×60t轉爐產生低壓飽和蒸汽產量為～30t/h，壓力～0.5MPa；采暖用戶冬季用量～30t/h（0.5MPa），其余蒸汽全部對空排放。為了減少對外蒸汽排放，節約能源，經過初步計算，鋼鐵廠確定按全部90t/h轉爐低壓飽和蒸汽汽輪發電組建設余熱利用電站，項目于2007年6月開始進行設計及設備采購，2007年9月開工建設，2008年6月投入運行，經過一年的連續穩定運行，平均發電量11.5MW（夏季）、8MW（冬季），取得了巨大的經濟效益。

武漢都市環保工程技術股份有限公司于2005年完成江蘇興澄特鋼同類型的發電站的設計的基礎上（2006年投產），全面論證了鋼廠轉爐余熱的發電潛力，針對鋼廠轉爐余熱系統進行優化，形成完整的低壓飽和蒸汽發電熱力系統設計及應用流程，為同類型的節能技術的實踐提供了一個優良的范例。

2 轉爐蒸汽發生系統

2.1 主蒸汽（高壓飽和蒸汽）

高壓飽和蒸汽（壓力0.8～1.0MPa）由4×120t轉爐生產，系統由凈化水裝置、貯水罐、除氧系統、鍋爐、蓄熱器和減壓閥組成，鍋爐出口連接成母管接入蓄熱器，蓄熱器出口蒸汽進入電站主蒸汽管道；蓄熱器出口旁通設置減壓閥，蒸汽減壓至～0.5MPa進入全廠供熱系統母管。

2.2 補汽系統（低壓飽和蒸汽）

詳見熱力系統圖1：

2.3 通過高壓、低壓蒸汽母管互聯互通，為電站汽輪機的穩定運行提供條件，同時，電站汽輪機作為最大用戶，通過進汽流量調節維持高、低壓母管壓力，為轉爐和熱用戶提供穩定的冷卻和供熱工況；

2.4 汽輪機凝結水直接供給高壓鍋爐除鹽凈化水貯水罐，節約水處理運行費用，為了保證汽輪機的穩定運行，低壓蒸汽發生系統不接受汽輪機凝結水。

大汽輪機容量至12MW（額定），配備15MW發電機：BN12-1.37/0.3；QFW-15。

3 熱力系統設計

熱力系統流程圖2：

對于汽輪機，其進汽參數要求過熱度越高就越有利于運行，為了防止蒸汽帶水進入汽輪機，在汽輪機主（補）進汽門前設置汽水分離器；同時，汽輪機通流部分具有相應的疏水能力及抗水擊（蝕）措施。

4 技術經濟效益分析

4.1 機組于經過一年的試運行（2008年6月6日～2009年6月5日）總運行355×24=8520h；總發電量～80，000，000kW·h；回收除鹽凈化水～510，000t

4.2 由于余熱汽輪發電機組的投產，充分利用汽輪發電機組的調節能力，有效的穩定了轉爐循環冷卻水系統，使轉爐冷卻系統始終維持在穩定工作段運行，機組運行階段，轉爐基本上杜絕了對空排汽。

4.3 余熱電站成為整個鋼鐵廠的蒸汽調度中心，在轉爐冷卻鍋爐、凈化水站、熱用戶及發電方面建立完善了的調節機制，形成一套完整的可調節的余熱蒸汽利用系統。

4.4 由于鋼廠生產過程中大量消耗的一次能源（煤炭），會產生大量的尾氣（熱污染），余熱電站的建設為各節能設備的進一步改造升級提供了接入平臺，為鋼鐵企業節能降耗開創了一片新天地。