飽和蒸汽發電在鋼鐵企業中的應用研究

摘 ?要：本文就飽和蒸汽發電在鋼鐵企業中的應用進行研究，以新建3.55MW飽和蒸汽發電機組項目為具體實例，指出該項目中發電機組運行時會浪費較多地飽和蒸汽資源和水、電能源的問題，基于此情況，決定采用純凝式低壓飽和蒸汽發電機組，能夠將低壓飽和蒸汽轉化為電能，改造后的汽輪機會產生30t/h冷凝水，真正實現了可循環利用，有效降低設備運行期間的電能消耗，同時也進一步促進了鋼鐵工業的發展。

關鍵詞：飽和蒸汽發電;鋼鐵企業;發電機組;技術應用

對于我國鋼鐵工業發展的實際狀況進行詳細了解，發現其正面臨著環境和資源兩個方面的困境，飽和蒸汽發電技術的具體運用不僅能夠有效降低發電機組運行期間消耗的能源，還能最大程度上減少對周圍環境造成的污染，真正意義上實現節能減排。在此背景下，要求鋼鐵企業合理運用飽和蒸汽發電機組，能夠有效緩解對于電力資源的需求問題，堅實保障鋼鐵企業能夠真正實現可持續發展。

1 工程概況

該項目為新建3.55MW飽和蒸汽發電機組，建設地點為原電爐蒸汽拖動區域，該項目建設的主要目的是減少低壓飽和蒸汽放散，在最大程度上提高其利用率，有效提高自發電所占比例。與此同時，該項目的建設內容主要包括供配電系統、廠房利舊改造、循環冷卻水系統、舊設備拆除，共計投資1145.067萬元，資金回收周期為15個月，項目的建設周期為合同生效后4個月。

2 3.55MW飽和蒸汽發電機組新建方案

2.1 方案確定

在制定3.55MW飽和蒸汽發電機組新建方案時，設計人員充分考慮鋼鐵企業蒸汽的平衡狀況，非采暖季節狀況下，該項目鋼鐵企業發電機組低壓飽和蒸汽的富余量為30t/h左右，規格為0.8MPa，將該部分能量回收之后，能夠建設1套3550KW凝汽式汽輪機，并為其配套異步交流發電機，其中發電機的額定功率為3550KW[1]。

2.1.1 機組選擇

設計人員在選擇3.55MW飽和蒸汽發電機組時，充分利用公司的低壓飽和蒸汽管網富余蒸汽，建設一套汽輪發電機組，綜合考慮低壓飽和蒸汽的富余量選擇純凝氣式汽輪機，其額定輸出功率為3550kw。同時，設計人員考慮到部分蒸汽持續富裕時段因素，最終選擇10KV 3550kw 高壓交流異步電動機，將部分特鋼生產區域富余的飽和蒸汽作為主要汽源。

2.1.2 選擇機組汽源

選擇機組汽源時，該項目設計人員詳細了解鋼鐵企業的低壓飽和蒸汽產汽區域，主要包括軋鋼、煉鋼、特鋼區域;而特鋼區域缺少用汽設備，主要采用大棒副產蒸汽、電爐均并入管網的方式，軋鋼區域設有2MW飽和蒸汽發電、煉鋼區域設有3.55MW飽和蒸汽發電，其中在特鋼區域實際運輸蒸汽過程中，由于輸送距離較長等的因素，導致汽源出現較大損失，結合此情況，3.55MW飽和蒸汽發電機組實際建設時，設計人員選擇300m原有DN250蒸汽管道，從電爐分廠原蒸汽拖動DN250進汽總管接出，該設計方式能夠有效降低DN150蒸汽管道、原有汽水分離器對汽源造成的不利影響，最大程度上提高3.55MW飽和蒸汽發電機組的經濟效益[2]。

2.1.3 并網模式

該項目中增設了高壓并網開關柜，將機組發電納入到企業中，以新增高壓柜為并網接入點，充分利用原有除塵風機房，將電纜通道設置在35KV新區變高壓室內，增設高壓電纜，憑借原電爐除塵風機帶動低壓配電室，其間運用蒸汽拖動形式，操作室設置在特鋼區域。

2.1.4 項目選址

3.55MW飽和蒸汽發電機組選址時，該項目設計人員綜合考慮各種因素，決定將3550KW汽輪機異步發電裝置設置在電爐除塵風機廠房內部，將蒸汽拖動廠改造成為汽輪機主廠房，并將原有汽輪機裝置拆除，依據該項目建設方案要求改造原有低壓配電室，在北側院落位置設置一座循環水池，規格為600m3，根據該項目設計要求配置冷卻塔，規格為2000t/h，并增設循環水泵3臺，規格為1000t/h*3，合理配置回水和供水管道。同時，綜合考慮施工難度和工程量因素，充分利用地上空間設置水池[3]。

2.2 裝備技術特點

就3.55MW飽和蒸汽發電機組裝備技術特點節進行分析后可知，該項目中發電機組主要包括電氣室、汽機主廠房、供水系統和循環水池。其中，設計土建及主廠房時，有關人員充分考慮汽機汽封存在局部漏氣狀況，為了更好地控制蒸汽拖動廠房內部的濕度，在汽機與電爐除塵風機中間設置了一道隔墻;設計熱力系統時，設計人員要將3.55MW低壓飽和蒸汽發電機組的額定進汽壓力設置為0.8MPa（a），特定進氣流量設置為28t/h;設計水系統時，應用開式循環冷卻供水方式機組的循環水量為1800m3/h、供水溫度在33℃之內，供水壓力為0.30MPa左右，回水溫度始終在43℃之內;開展自控系統設計時，采用遠程控制與現場控制結合方式，現場控制設置了操作臺和工程師站、遠程控制設置操作員站2套，集中至發電主控室DCS內部，完全可以滿足一鍵啟停要求。

2.3 主要技術經濟指標

分析該項目3.55MW飽和蒸汽發電機組的主要技術經濟指標可知汽機的發電功率為3500kw，當進汽壓力達到0.8MPa的情況下，進汽流量可以達到28t/h。

2.4 主要部件

該項目設計人員在設計3.55MW飽和蒸汽發電機組時非常重視主要設備選型工作，主要設備具體規格型號如下：多級飽和蒸汽凝汽式汽輪機共一臺，規格為3550kW;凝汽器共1臺，640m2;凝結水泵共3臺，規格為40t/h、50m、7.5kw;水環真空泵共2臺，規格為600m3/H、17kw等。同時，針對主體設備技術參數進行分析可知，該項目設計人員選擇的汽輪機為飽和蒸汽凝汽式汽輪機，型號為N3.55-0.8，主蒸汽流量28t/h，主蒸汽參數為0.8/175MPa/℃，排汽壓力（絕壓）為10kPa，蒸汽單耗為8kg/kwh，額定轉速為3000rpm，轉速調節范圍為100-4000rpm，內效率在75%以上，汽輪機的旋轉方向為由汽輪機向電機方向看為順時針;發電機型式為交流異步發電機，型號為YKS系列，額定功率為3550Kw，額定電壓為10kv，功率因數在0.89以上，額定轉速在2985rpm以上，級數為2，相數為3，冷卻方式為IC81W，絕緣等級為F級。

3 經濟、社會效益分析

3.1 經濟效益

對于該項目的經濟效益進行分析，設計人員充分利用廠區規劃內土地，其間并不需要增加規劃土地，在一定程度上節省了土地費用。同時還利用了現有的電爐蒸汽拖動廠房，并且新增了其他機組配套設備和設施，該項目的前期費用為10萬元，設計、咨詢和監理費用54.94萬元，設備費用730.22萬元，建安費用255.36萬元，基本預備費用1145.067萬元，項目資產本身屬于聯峰實業動力廠，主要采用凝汽式汽輪機發電機組收集煉鋼、電爐富余低壓飽和蒸汽，運用于汽輪機發電工作中，不僅在一定程度上提高了蒸汽的利用水平，還有效降低了蒸汽放散，避免出現資源浪費現象，依據0.7MPa平均進汽壓力計算，該項目可以增加清水用水量30t/h、凈發電符合2700kw，按照凝汽式汽輪機發電機組年運行時間開展計算，10個月水費為1.6058元/t、電費為0.55元/kWh，考慮到項目運用遠程無人操作控制方式，發電機組運行過程中無人工成本，按照0.05元/kwh年度設備維保費用折算，項目正式投產之后，年新增發電效益為937萬元[4]。

3.2 社會效益

該項目投產之后，并不會產生污染氣體和固體廢棄物，不僅能夠有效降低鋼鐵企業蒸汽放散而產生的噪音和“白霧”，還能有效改善鋼鐵企業周圍的環境，提升居民生活區域的整體質量，完全符合國家能源利用和環境保護政策要求。

4 結束語

為了更好地利用鋼鐵企業的余熱資源，設計人員依據該項目要求，開展3.55MW飽和蒸汽發電機組新建方案工作，充分明確新建方案，科學掌握3.55MW飽和蒸汽發電機組的裝備和技術特點，合理設置主要技術經濟指標，依據企業發展狀況選擇主要部件，并就新建方案的經濟和社會效益進行分析，能夠有效降低鋼鐵企業的能源消耗，同時進一步提升其整體價值水平。

參考文獻：

[1] 馬賽， 趙建波. 飽和蒸汽發電技術在某鋼鐵企業的應用實例[J]. 應用能源技術， 2014（3）：3.

[2] 蔡發明， 鄒永紅. 飽和蒸汽發電在鋼鐵廠的應用[C]// 第三屆全國冶金節水，污水處理技術研討會暨萊鋼現場節水經驗交流會文集. 2007.

[3] 劉穎， 馬永鋒. 低壓飽和蒸汽發電技術在鋼鐵企業的應用[J]. 冶金動力， 2016（3）：4.

[4] 李杰. 飽和蒸汽發電技術在鋼鐵企業的應用研究[J]. 微計算機信息， 2019， 000（008）：160，封3.

作者簡介：陳國軍，1976年8月，男，籍貫：江蘇省張家港市，漢，本科，工程師，研究方向：火力發電。