鋼鐵企業循環水余熱在城市供熱工程的應用

王文青

（山東省冶金設計院股份有限公司，山東濟南250000）

鋼鐵企業循環水余熱在城市供熱工程的應用

王文青

（山東省冶金設計院股份有限公司，山東濟南250000）

利用永鋒鋼鐵有限公司的發電機組循環冷卻水余熱為熱源，對齊河縣城進行城市集中供熱改造。介紹了循環水余熱在該項目的設計與應用。

電廠循環水；余熱利用；城市集中供熱

1 概述

項目名稱：利用永鋒鋼鐵公司循環水余熱對齊河縣城集中供熱改造工程。項目內容：利用山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司2伊25 MW,1伊50 MW發電機組凝汽器循環水余熱，在廠區建設供熱首站，站內安裝尖峰汽水換熱設備、循環水泵及相應配套設備；改造并新建齊河城區二級熱力站；新建一次熱水管網。

供熱范圍：齊河縣主城區居民生活區及近三年規劃的建筑面積總計477萬m2，總供熱能力262 MW。根據齊河縣長遠規劃，需要供熱的建筑面積可達到1000萬m2，總熱負荷550 MW，此時，可通過提供一次網供回水溫差來實現供暖需求。

2 項目提出背景

在鋼鐵行業自備電廠中的綜合熱效率，大致在30%耀35%之間，有將近60%的燃料所釋放的熱量在發電過程中損失。汽輪機做功后排出的乏汽，在凝汽器中凝結放熱，循環水經過凝汽器帶走了相當大的熱量，并通過冷卻塔冷卻，大量的熱量通過冷卻塔散發到大氣中損失掉。該部分能量因為工質的品位相對較低，沒辦法有效轉換為電能。利用循環水所包含的余熱用于城市集中供熱，將極大減小循環冷卻水散熱帶來的水資源蒸發損失及環境熱污染，并且可以緩解城市供熱所帶來的電力和燃料緊缺的局面，提高能源綜合利用效率。

凝汽式汽輪機可以通過降低排汽缸真空度來提高循環水的溫度，利用循環水余熱進行城市集中供熱，這種技術即循環水余熱供熱。這項技術能夠充分提高能源利用率，技術相對已十分成熟，在國內外均有研究和成功運行的實例，特別在我國一些北方需要供熱的城市得到了較為廣泛的應用與推廣。

3 循環水供回水溫度及循環水量的確定

由于本工程的熱源來自于汽輪發電機組凝汽器循環冷卻水，供回水溫度的確定與機組的安全經濟運行有關。凝汽器作為排汽凝汽設備，通常真空度在90%耀96%,甚至達97%。表1給出了凝汽器真空度與絕對壓力、飽和溫度的對應關系。

表1 凝汽器真空度與絕對壓力、飽和溫度的關系

從表1中看出，隨著真空度的降低，機組的排汽溫度逐漸升高，但是機組的發電量會降低。通過對國內循環水余熱供暖運行調查，在絕對壓力30 kPa時凝汽器的排水溫度可達60益，此時對機組的發電影響很小。根據對齊河縣過去幾年齊河縣供暖情況調查，二次網的供回水溫度均維持在55/45益左右。因此確定本工程熱網的一次網供回水溫度為：60/45益，考慮到供暖第一年度供熱負荷較少，為適應熱源機組的匹配運行，供暖第一年度熱網的一次網供回水溫度為：60/50益。隨著熱網的不斷擴大，供熱面積逐漸增加，熱網的一次水網供回水溫度差可適時調整，以適應不同負荷下的供暖需求。

齊河縣城供熱管網規模按當年度規劃和遠期規劃綜合考慮，當年供熱面積為：197萬m2，熱負荷為：108.35 MW；明年及以后供熱面積增加：280萬m2，新增熱負荷為：154 MW；本項目總供熱面積為477萬m2，總熱負荷為262.35 MW。為滿足不同熱負荷下供熱系統的正常運行和山東永鋒鋼鐵有限公司的熱源條件，供熱系統采用變溫差下的質調節，即通過改變一次網的供、回水溫度來調節系統的熱負荷。供暖第一年設計供、回水溫度60/50益；供暖第二年及以后設計供、回水溫度60/45益。循環水流量選用：9330 t/h。

4 熱力首站系統流程及參數

熱力首站設置在山東永鋒鋼鐵有限公司廠區內。在發電機組凝汽器循環冷水進出口管道切斷閥之前敷設一條DN1200的管道，通過熱力首站內循環泵加壓供給各熱用戶，循環水降溫后再回到凝汽器，形成一次網循環系統。首站內還設置汽-水換熱器作為補熱或備用熱源再加熱循環水，一次網循環水利用高爐沖渣水余熱作為補水熱源，設置旁通管定壓的恒壓變頻補水裝置。

熱力首站采用二層框架結構，一層設置循環水泵房及配電室，二層設置汽水換熱器及控制室。循環水泵房內設置三臺電動變頻循環水泵，兩用一備，并預留一臺汽動泵位置，二層設置三臺汽水換熱器。

循環水泵，型號：700S-85，流量：4700耀5640 t/h，揚程：85耀77 m，功率：1600 kW，電壓：10 kV，臺數：3臺，兩用一備；汽水換熱器，臥式列管換熱器，換熱量:30 MW，換熱面積：150 m2,換熱管材質為不銹鋼管D25伊1.5。

5 一次管網布置

供熱管線從山東永鋒鋼鐵有限公司供熱首站出來沿金石路敷設至齊河縣城主城區。供熱管網敷設方式主要采用直埋敷設，局部跨越橋洞、河流時，采用架空敷設，穿越鐵路、主要公路時，采用頂管敷設。不同管徑的供熱管道滿足直埋管道的最小覆土深度要求。供熱管網采用無補償直埋敷設，當直管段過長時應采用有補償直埋敷設。補償原件采用直埋外壓式波紋補償器或L型、Z型自然補償形式。

供、回水管道均采用硬質聚氨酯泡沫塑料預制直埋保溫管，外護高密度聚乙烯外套。所有管道附件均應做保溫處理。熱網管道及附件，除采用工廠預保溫以外，應涂刷耐熱、耐濕、防腐性能良好的涂料，并進行除銹操作。為便于檢修和運行，供熱管網輸送主干線每隔2耀3 km裝設一個分段閥門；輸送支干線每隔1耀1.5 km裝設一個分段閥門，支戶線起點裝設平衡閥、關斷閥、泄水閥和排氣閥等；管網高點設放氣閥，低點設泄水閥。

6 運行效果

本工程供熱運行后，其項目范圍內的燃煤鍋爐拆除，原熱源廠熱電2伊130 t/h燃煤鍋爐停止運行，齊河城區內45臺燃煤鍋爐（合計125 t/h）停止運行，并將替代齊河城區現有散煤取暖戶。經測算，本工程正常運行后，采暖季每年減少燃煤14.5萬t，減少SO2排放4600 t/a，減少煙塵排放8700 t/a。另外還使得供熱范圍內的散煤堆、灰渣堆及其運輸量大大減少，消除了煤堆起塵和汽車運輸揚塵和汽車尾氣造成的環境污染，對改善城市交通噪聲也有一定的作用。與鍋爐房相比，熱力站產生的噪聲要小很多，無污水排放。本項目實施以后，對城市環境有徹底的改善作用。

7 結束語

以上為永鋒鋼鐵循環水余熱利用技術在齊河縣供熱工程的實際應用，可以看出循環水余熱利用技術已經相對成熟，利用循環水余熱進行城市集中供熱，其本身就是節能項目。本項目建成投用后，大量的高耗能、高污染、低效率的小鍋爐房可被停用拆除，城區上空大氣質量狀況將會大大改善，并可節約大量人力物力與占地面積，的確是一項利國利民，經濟效益和社會效益俱佳的工程。

[1]吳星，付林，胡鵬.電廠循環水供熱技術的研究與應用[J].區域供熱，2008，27（4）.

[2]張世鋼.熱電聯產中的深度余熱回收技術研究，清華大學博士后研究報告，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年畢業于安徽工業大學熱能與動力工程專業，工程師，現從事熱力燃氣專業設計工作。