低压饱和蒸汽发电技术在宣钢的应用

闫新明

（宣化钢铁股份有限公司规划发展处，河北张家口 075100）

低压饱和蒸汽发电技术在宣钢的应用

闫新明

（宣化钢铁股份有限公司规划发展处，河北张家口 075100）

利用低压饱和蒸汽发电已成为钢铁企业的共识，就2013年宣钢新建一台14 MW级间再热补凝汽式汽轮发电机的成功典例，说明余热蒸汽发电的节能效益和推广价值。

转炉余热；低压饱和；蒸汽发电；节能减排

1 引言

低压转炉余热饱和蒸汽由于受冶炼周期、炼钢工艺、炉膛吹氧先后顺序的影响，其温度、压力等参数具有很大的不确定性，再加上饱和蒸汽含水量大，对汽轮机叶片有较强的腐蚀作用，这是一个亟待解决的问题。根据低压饱和蒸汽在汽轮机内做功到末端造成水蚀问题后解决方法的不同，国内出现了不同类型的汽轮机，下面以宣钢采用的级间再热补凝汽式汽轮机发电技术为例加以阐述。

2 宣钢转炉余热低压饱和蒸汽的应用

2.1 工程由来

河北钢铁宣钢公司现有2座110 t转炉、1座120 t转炉，2座150 t转炉，共计产生富余转炉饱和蒸汽85 t/h，棒线材5条生产线加热炉共计产生富裕饱和蒸汽约40 t/h。该蒸汽除冬季用于厂区采暖和部分工艺保温外，大部分蒸汽都予以排空。本着“节约能源，保护环境，”的原则，公司决定采用先进的饱和蒸汽发电技术，建设一套14 MW的饱和蒸汽汽轮发电机组，使宣钢炼钢工艺富裕的低压饱和蒸汽得到合理利用，降低炼钢生产工艺的综合能耗，增加企业自发电量，提升企业整体经济运行质量。同时，可为企业带来可观的经济效益、环境效益和社会效益。

2.2 汽轮机选型问题

饱和蒸汽在汽轮机中膨胀作功时，随着压力的降低，蒸汽的湿度迅速增大，蒸汽湿度的增加对汽轮机的运行十分不利。首先，蒸汽的湿份会使汽轮机级的内效率降低。蒸汽的湿度每增加1%。汽轮机级效率相应下降约1%。更严重的是蒸汽中的雾滴会冲蚀叶片，使汽轮机叶片产生水蚀，造成汽轮机的损坏，蒸汽的湿度越大，水蚀现象越严重。长期的设计和运行实践经验证明，汽轮机末级蒸汽的最大湿度不得超过10%至12%，否则将严重影响汽轮机的工作寿命和安全运行。

解决上述难题的一般办法是采用蒸汽再热循环来代替简单的朗肯循环。也就是把汽轮机中的湿蒸汽引出来，送到锅炉或者加热器中加热成过热蒸汽，再送回汽轮机中继续膨胀工作。这个办法非常有效，但做起来非常麻烦。工业余热发电用的汽轮机采用这种做法很不经济。

宣钢经过多次论证，决定采用国内比较先进的级间再热补凝汽式汽轮机发电技术，即选用机内除湿再热的多级冲动式汽轮机。其结构特点是：汽轮机汽缸内的其中一相邻级或若干相邻级的级间设置有级间蒸汽再热器，由该汽轮机的主汽门后的主蒸汽管上引出一股新蒸汽通入蒸汽再热器中，用于加热汽轮机中做功膨胀到一定程度的湿饱和蒸汽，降低其湿度，以保护汽轮机不受水蚀损害；该蒸汽再热器的出口通过疏水阀连接到疏水膨胀箱或冷凝器。

对于机内除湿再热饱和蒸汽汽轮机，汽轮机的结构不需要做大的变动，蒸汽不需要从汽轮机汽缸中引出来后再送进去，省去了把蒸汽从汽轮机中引出和引入的大直径蒸汽管路和阀门。只需把要进行级间再热处的级间轴向间隙适当加大，留出安装级间再热装置的空间。级间再热的热源可以从主汽门后的主蒸汽管路中引出一小股新蒸汽。由于再热用的蒸汽量很少，大概只占新蒸汽量的5%左右，因此再热蒸汽管路很小，成本低，布置简单。

机内除湿再热的多级冲动式汽轮机可在结构不做过大改动情况下彻底解决蒸汽湿度问题。汽轮机可以自由使用饱和蒸汽或是过热度比较低的蒸汽，在保持比较高的效率情况下不用担心叶片的水蚀问题。这种方法大大拓宽了汽轮机所能利用的蒸汽的参数范围。任何压力的饱和蒸汽、湿蒸汽、过热度过小的蒸汽都可直接用来发电。0.8 MPa饱和蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，膨胀做功到0.25 MPa左右，从机内抽出工艺所需蒸汽，剩余部分蒸汽经过机内除湿再热装置提高干度后继续膨胀做功直到排入凝汽器，这样就保证了蒸汽在末级叶片的干度在普通汽轮机叶片允许的范围内，大大增加了系统的安全性。

2.3 工程建设

本工程概算静态投资9203万元，其中设备及工器具购置费用4093万元；建筑安装工程费用3914万元；工程建设其他费用及预备费1196万元，主要设备有杭汽中能级间再热补汽凝汽式汽轮机（型号：CRBN14-0.8/0.15；额定功率：14 MW）一台及其附属设备；发电机（型号：QF-15-2，额定功率：15 MW）一台及其配套设备。主要构筑物为汽机房和循环水泵间。控制系统采用DCS作为机组的监控，实现1机及辅助系统的集中控制。工程2012年8月开工建设，与2013年5月30日一次性试车成功并于次日并网发电。

2.4 节能及经济效益分析

本工程截止到11月10日，已安全运行150天，日均发电量28.8万kWh，且工况运行比较稳定。根据宣钢炼钢生产及各工艺用汽的特点，本工程的年运行时间按330天（夏季按200天，冬季按130天）考虑。年均外供发电量7056.96万kWh，每度电按0.52元计，年经济效益3669.62万元，2.51年可回收投资，经济效益明显。

本工程的汽轮发电机组年实际发电79440000 kWh，如果折合成燃煤电厂的标准煤耗，本电站每年可节约标煤量30187 t（按380 g/kWh计算），减少了温室气体和酸性气体的排放。具体数据如下:

(1))经济效益

1)理论额定功率:14000 kW

2)夏天机组实际平均功率:12000 kW(200天)

3)冬天机组实际平均功率:7000 kW(130天)

4)年实际发电量:79440000 kWh

5)年机组外供发电量:70569600 kWh(自用8870400)

6)年经济效益:3669.62万元()按0.52元/kWh计)

(2)环保效益

1)年节约标煤:30187 t

2)年减排烟尘量（可回收利用）:889 t

3)折算成同功率的燃煤电厂年减排SO2量（Sy= 0.6%计算）:377 t

4)年减排CO2量:87039 t

3 结束语

通过对宣钢低压饱和蒸汽发电工程项目的介绍和分析，可见利用余热发电节能和经济效益相当可观，具有较好的推广和利用价值。

[1]唐咸喜.饱和蒸汽余热发电技术的应用现状[J].中国科技财富.2010 (24).

[2]陈道海,裴永红.转炉汽化饱和蒸汽发电技术的研究与应用[J].冶金动力.2010(4).

App lication of Power Generation Technology with Low-pressure Saturated Steam in Xuanhua Steel

YAN Xinming
(The Planning and Development Department of Xuanhua Steel,Zhangjiakou,Hebei 075100,China)

The technology of power generation with low-pressure saturated steam has been generally accepted in domestic steel industry.The energy saving effect and promotion value of power generation with vapour from waste heat are demonstrated with the successful example of the 14 MW reheat condensing steam turbine newly built in Xuanhua Steel.

converter waste heat;low-pressure saturation;power generation with steam; energy saving and emission reduction

TM611

B

1006-6764（2014）03-0053-02

2013-11-19

闫新明（1977-），男，工程师，国家注册监理工程师，国家注册一级建造师,现从事工程项目管理工作。