饱和蒸汽发电技术在钢铁企业的应用研究
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摘要：新时期，钢铁工业的发展面临着资源和环境的双重影响，因此，主要针对饱和蒸汽发电技术在钢铁企业的应用进行分析。主要以广东省某钢铁厂的饱和蒸汽发电技术为例，基于该钢铁厂余热资源应用现状，从饱和蒸汽发电系统应用进行分析，并对该钢铁厂饱和蒸汽发电技术的布置应用提出具体的要求。
关键词：饱和蒸汽发电技术;钢铁企业;轧钢系统;余热蒸汽
中图分类号：TM617
文献标识码：A
DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.070
随着国家经济的快速发展，国家对节能减排的要求也在不断提高，在这个过程中，钢铁厂的余热蒸汽利用情况却不容乐观。面对这种情况，必须要对低压饱和蒸汽发电技术进行全面应用，从而有效降低环境污染，实现节能减排，还能够缓解企业的用电需求，降低钢铁厂总体能耗情况，从而促进钢铁企业可持续发展。
1 钢铁厂余热资源应用现状
钢铁企业在冶炼发展的过程中会产生较多的余热资源，尤其是一些低品质的预热，比如竖炉蒸汽、转炉汽化冷却系统蒸汽、加热炉蒸汽。这些蒸汽会因为品质较低而被直接放散，或被用于采暖，在此情况下，造成资源的大幅度浪费，而对蒸汽轮机参数进行调节，从而利用饱和蒸汽带动蒸汽轮机发电，可为企业运行提供充足的电力资源，也能够降低废弃等有害气体的产生。
目前，钢铁工业不断发展，资源、环境都面临着严重的制约，随着时间的推移，资源环境问题会更加严重，想要让钢铁工业实现可持续发展，就必须要科学、合理地分配资源。以广东省某钢铁厂为例，首先简单了解该钢铁厂的余热资源利用现状，从收集到的数据情况来看，该钢铁厂中转炉和轧钢系统产生的蒸汽并没有得到有效利用，大量的余热被放散。针对该钢铁厂的轧钢高棒加热炉、轧钢棒材加热炉、轧钢板材加热炉、60 t转炉的赋予饱和蒸汽量来看，这其中还有很多剩余蒸汽。这四个项目的富余蒸汽量为7 t/h、3t/h、15 t/h、18 t/h。通过这个数据可知，该钢铁厂必须要建立形成良好的饱和蒸汽发电系统，以此达到节省创效的根本目的。企业目前拥有两座50t炼钢转炉，这两座转炉平均炼钢4 000 -4 200 t/d，两座转炉均配有烟罩冷却余热锅炉，余热锅炉设计压力为1.6 MPa，正常情况下，2台转炉均运行。这些余热蒸汽因为目前没有用途，暂作对空排放，实际工作压力为0.6 - 0.8 MPa，同时为2台余热锅炉各配置了一台50 m3蓄热器。根据该企业的预热资源情况来看，开展工程蒸汽利用装机势在必行，发电技术也要进行全面改善，从而为钢铁厂的持续发展和科学运行提供全面的科技支持，在设置过程中要充分考虑到发电的运行情况、运行时间、正常产余热蒸汽旦[1]。
2 饱和蒸汽发电系统应用分析
2.1 发电系统工艺流程
为了保证发电系统的稳定运行，本文对老区炼钢转炉、高棒、棒材、板材这四个内容中的蒸汽进行汇总后，让其进入到饱和蒸汽发电系统中，对机组做功。在此基础上，发电系统做功完成后，产生的乏汽也会进入到冷凝器中进行冷凝，进而通过凝结水泵，从而实现循环利用。
2.2 发电系统主机设备参数
该钢铁厂中使用了纯凝汽式汽轮机、发电机等设備，这些主机设备的参数也要进行全面设置，从而保证设备的稳定运行。设备为山东某汽轮机厂，主要的技术参数包括型号、进汽压力、进汽温度、饱和温度、设计转速、额定功率、额定进汽量、额定排汽压力、冷却水温度等。此外，附带的主要技术参数也要进行全面设定，包括型号、额定电压、额定功率、额定电流、额定转速、功率因数、临界转速、突然短路电磁力矩倍数。需要注意的是，突然短路电磁力矩倍数要控制在7.09，以此让设备得到稳定的运行[2]。
2.3 发电系统辅助设备技术参数
通过上文的分析可知，为了形成良好的循环系统，在实际应用的过程中，该钢铁厂新建了循环水泵房，以此为发电机组循环提供冷却水，相应的设备参数也要得到全面分析。考虑到转炉生产的周期性特点，让转炉汽化冷却系统产气也存在间断性的问题。
此外，钢铁厂设备产生的蒸汽、蒸汽的压力、温度、产气量都是不固定的，会随着时间的推移而发生变化，因此，必须要保证发电机组的持续运行，从而让蒸汽长期稳定在一个压力下，维持系统的稳定运行。
3 饱和蒸汽发电系统应用案例
3.1 饱和蒸汽发电系统应用
通过上文对饱和蒸汽发电系统的研究，本文以广东省某钢铁厂布置的饱和蒸汽发电系统为例，针对具体的布置应用展开分析。该钢铁厂在布置饱和蒸汽发电系统之前，为了保证系统的正常运行，在设计饱和蒸汽发电系统的同时，还设计了循环水系统和油系统辅助运行，保证整个系统的稳定性、可靠性和安全性。针对饱和蒸汽发电系统进行设计，具体内容为：①在出口处安装1台蓄热器，利用蓄热器将蒸汽波动控制在一定范围内，保证蒸汽得到最大程度的收集，从而为汽轮机工作运行提供充足的能量。②在每个转炉余热锅炉的蒸汽管道系统中，分别安装3个阀门，即稳压阀、止回阀和关断阀;让2台转炉产生的余热蒸汽，通过蓄热器进入蒸汽母管，最终通向电站。
除了上述几个布置之外，还要对轧钢加热炉等进行分析，具体内容如下：①该钢铁厂中的3座轧钢加热炉产生的余热，在锅炉出口形成蒸汽后，直接汇集到设置好的蒸汽管道中，经过蒸汽管道与余热电站之问的支架，直接进入余热电站;②钢铁厂中转炉产生的余热蒸汽以及轧钢系统中产生的余热蒸汽在电站进行汇合后，通过设置好的蒸汽管道，经过蒸汽管道和汽轮机主汽门之问的支架，进入到汽轮机主汽门;⑧余热蒸汽形成饱和蒸汽，进入到汽轮发电机组中实现发电，发电过程中产生的凝结水，经过循环冷却水系统的凝结水泵加压后，再次返回到转炉和轧钢余热锅炉中的补充水箱内，作为补充水，重新进入余热锅炉中，再次生成余热蒸汽，形成一个大的循环系统，不仅充分利用了余热资源，同时也有效降低了水资源的消耗情况，这对于工厂企业发展而言，起着至关重要的作用[3]。 3.2 循环冷却水系统
循环冷却水系统是支持辅助饱和蒸汽发电系统应用之一，这种循环冷却水系统的工艺流程较为复杂，在实际应用的过程中涉及到的内容较多。系统的核心设备为通风冷却塔，这种通风冷却塔可以实现循环供水，在饱和蒸汽发电系统的基础上，可以进一步降低用水量，还能够减少占地面积。需要注意的是，这种循环冷却供水系统对补给水的质量要求较高，必须要满足以下几个方面的要求：①补给水中的悬浮物含量不能超过20 mg/L;②补给水的pH值范围在6.5≤pH值≤9.5;⑧补给水的碳酸盐硬度≤250 mg/L（CaC03计）;④补给水的水源必须要山企业提供，保证系统的稳定运行。
3.3 油系统应用分析
在使用饱和蒸汽发电系统发电的过程中，为了保证汽轮机的控制系统动作可以在启动、停止、工作的过程中得到落实，就要通过油压系统控制汽轮机的运行，因此该企业还额外安装了1台主油泵，借助这个油泵保证汽轮机工作稳定，在汽轮机工作过程中油系统也可以稳定实现供油，并且在汽轮机非正常运行时采用另外1套电动油泵实现供给。该钢铁厂为了保证汽轮机可以长久持续运行，避免发生故障停机，分别配备了2个润滑油泵，即低压交润滑油泵和直流润滑油泵，在此情况下，如果汽轮机发生故障停机，相连接的设备也不会损坏。
3.4 主厂房设施布置情况
在全面掌握了3个系统的安装布置情况后，针对该钢铁厂主厂房的布置情况进行分析：该企业的主厂房为封闭式，根据相关标准要求，厂房的抗震设防烈度应为8度。将IX3 MW余热电站布置在主厂房，并且采用二列式的方式进行布置，同时山西向东依次布置汽机房。不仅如此，在主厂房中还布置了电气综合控制问、电气主控室、热工控制室等空问，其中，汽机问的跨度和长度分别为12.00m、18m，而运转层标高为6.000 m，在这个过程中，汽轮发电机组采用纵向布置。该钢铁厂还在其中布置了1台桥式起重机，轨顶标高为13.000 m。为了满足主厂房的通风采光要求，还在屋顶部设置了白然通风机和采光板，需要注意的是，电气综合控制室的跨度和运转层标高为8.5 m、6.000 m。
4 总结
综上所述，饱和蒸汽余热发电工程对于工业企业而言具有重要的意义，通过这个系统不仅可以让余热资源得到充分利用，为发电工程提供充足的供给，而且落实了节能减排政策，并且降低工程所需要承担的工程造价问题。不仅如此，饱和蒸汽余热发电工程在使用过程中不会产生污染，属于环保型项目。
参考文献：
[1]孟海泳，黄充饱和蒸汽发电技术在钢铁企业的应用[J]中国水运（下半月），2018，18（5）：102，112.
[2]劉颖，马永锋.低压饱和蒸汽发电技术在钢铁企业的应用[J].冶金动力，2016（3）：34-37
[3]马赛，赵建波.饱和蒸汽发电技术在某钢铁企业的应用实例[J].应用能源技术，2014（3）：33-35.
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