高炉汽鼓风机组低真空循环水供热改造项目

王春利山钢股份济南分公司，山东济南　250101



高炉汽鼓风机组低真空循环水供热改造项目

王春利
山钢股份济南分公司，山东济南250101

摘要本文介绍了钢铁厂高炉汽动鼓风机所配HNK50/80型拖动式汽轮机进行低真空循环水供热改造项目。项目改造后回收汽轮机循环水余热进行供暖，解决了拖动式汽轮机低真空供热改造的技术难题。该低真空循环水供热系统采用自动化控制，水温自动调节，保证了系统运行的安全性，保障了供热效果，提高了系统热效率，获得了可观的经济效益和社会效益。

关键词低真空循环水供热；拖动式汽轮机；热效率；经济效益

随着钢铁价格的不断下行，济钢面临的节能减排、降本增效形势日益严峻。为此公司结合自身生产工艺不断开发、利用公司余热资源，持续实施了冲渣水采暖、烧结余热供热改造等余热回收项目。用于向钢厂周边小区进行供暖，从而为济钢带来巨大的经济效益，并取得了良好的社会效益。但目前公司内仍有大量余热没有回收利用，造成了巨大能源浪费。如高炉供风用汽鼓风汽轮机，由于技术瓶颈限制，大量循环水余热通过凉水塔散失，在浪费能源的同时又消耗了大量电能，如果用来供热年可供约200万平方米。因此实施汽鼓风机组低真空供热改造，是济钢当前经济形势下实现节能减排、降本增效的重要手段，并且迫在眉睫。

1　系统简介

高炉汽鼓风系统主要设备由一台高炉煤气锅炉、一台工业拖动汽轮机、一台鼓风机组成。其中汽轮机为工业拖动汽轮机，型号为HNK50/80，进汽温度535（℃），进汽压力8.93（MPa），正常功率36412（kW），额定功率45000（kW），额定工作转速3719（r/min），排汽压力0.013 （MPa），排汽温度51（℃）。配套的锅炉为高炉煤气锅炉，型号JG-165/9.81-Q，额定蒸发量165t/h，汽鼓风正常用汽量约130t/h。高炉鼓风机型号为AV90-15。

汽鼓风系统主要生产工艺为工业拖动汽轮机利用来自锅炉的蒸汽做功，拖动高炉鼓风机为高炉

供风。该汽轮机原设计为纯凝机组，配置凉水塔及循环冷却水系统对凝汽器进行冷却换热。凝汽器型号N-2200-33，冷凝汽冷却面积2200（m2），冷却水进口压力0.3（MPa），额定冷却水量7965（t/h）。

高炉供风系统对汽轮机稳定性要求极高，如果进行低真空供热改造，必须保证汽轮机的负荷不受影响，出力稳定，否则将影响高炉供风，改造难度较大。

2　改造方案

经过多次技术交流并借鉴相关厂家改造经验，公司确定了实施汽鼓风汽轮机循环水供热改造的原则：不影响风机正常运行、利用汽鼓风系统的负荷设计裕量来平衡供热改造带来的效率损失。

通过项目改造，将实现在采暖期通过锅炉、汽轮机协调控制系统，提高锅炉负荷，增加汽轮机进汽量，保证汽轮机出力稳定，降低汽轮机凝汽器真空度，提高排汽温度。从而使循环水温度达到65℃，将冷水塔退出运行，将凝汽器的循环水系统切换至由循环水泵、热水管网、凝汽器等组成的循环水回路，形成新的循环水供热闭式系统。凝汽器转成为回水加热器，采暖用户起冷却塔散热作用，构成一个完整的循环回路，机组的冷源损失降为零，循环热效率得到极大提高。项目改造内容包括以下方面。

1）将原有循环水系统由凉水塔散热的开式系统改为采暖闭式系统

将系统由：循环水泵—凝汽器—凉水塔—循环水泵，改造为：循环水泵—采暖用户—凝汽器—循环水泵。凝气器回水增加一条管直接连接循环水泵入口改为闭式系统；由原循环水供水母管接出两条DN7000管道和采暖热网系统供回水连接，中间加隔离阀门，采用电动阀门控制，接入控制系统，采暖季，关闭上冷却塔阀门，直接采用采暖循环水冷却凝汽器。

2）凝汽器加固改造

正常运行工况下，凝汽器设计承压为0.3MPa温度35℃/45℃。改造后，凝汽器设计承压为0.5M Pa温度50℃/70℃。

3）改造汽轮机后气缸喷水降温装置

改造增大后汽缸喷水量，满足高负荷状态下排汽降温的需求。并采用自动控制，当后气缸排汽温度高于75℃时，自动启动喷水减温，当排汽温度低于70℃时，停喷水减温。

4）增加采暖热负荷调节系统，自动调节采暖循环水回水温度，平衡采暖热负荷变化

凝汽器入口的循环水管道设置自动补水降温装置，采用3台500m3/h水泵，用于注入凉水。当采暖水回水水温度高时，启动水泵，将冷却塔水池内凉水补入采暖水回水（凝汽器入口）管道，通过变频控制泵的流量，可实现自动调节。同时补入的水由泄水调节阀控制回冷却塔，泄水阀开度根据系统水压自动调节。

5）控制系统增加安全连锁，保证系统安全

凝汽器出口至凉水塔电动阀设置连锁，压力高自动开启，使循环水泄压进凉水塔，保证凝汽器不超压，运行安全。

6）增加锅炉汽轮机协调控制系统，工业拖动式汽轮机循环水用于供热后，排汽温度、压力提高，汽轮机效率下降，为保证其所拖动风机负荷稳定，需要增加汽轮机进汽量，锅炉提高负荷。保证安全运行需要。

7）系统一键切换。为增加汽轮机运行安全性，控制系统创新实施一键切换功能，当供热系统出现异常时，可通过一键切换操作，汽轮机循环水系统由供热模式切换回非供热模式运行，保障高炉供风的安全稳定。

4　系统改造后运行情况

改造后循环水系统分两种运行模式，一种为非采暖季运行模式，一种为采暖季循环水供热运行模式。

1）非采暖季运行模式。汽轮机循环水系统为开式系统运行，循环水通过循环水泵加压后，进凝汽器冷却汽轮机排汽，循环水将排汽热量带走后进冷却塔冷却，将热量散失到大气中，冷却后的水继续通过循环水泵进行循环。

2）采暖季循环水供热运行模式。在采暖期，通过锅炉-汽轮机协调控制系统，提高锅炉负荷，增加汽轮机进气量，保证汽轮机出力，降低汽轮机凝汽器真空度，提高排汽温度，提高循环水温度，将冷水塔退出运行，将凝汽器的循环水系统切换至由循环水泵、热水管网、凝汽器等组成的循环水回路，形成新的循环水供热闭式系统。凝汽器转变成了回水加热器，用户则变成了冷却塔，构成一个完整的循环回路，机组的冷源损失降为零，热效率提高至90%以上。由于采暖初期热用户消耗热量较小，采暖循环水系统创新采用半开放式运行模式。循环水通过凝汽器加热后，一部分水进冷却塔冷却，冷却后进循环水泵；另一部分水直接进循环泵入口，通过水泵加压后供热用户。热用户无法消耗的热量可通过调节进凉水塔的水量进行调节，保证了系统热平衡。

采暖系统切换至汽轮机低真空模式下运行后，汽轮机系统运行稳定，采暖效果良好，各片区热用户反映良好，达到了预期的效果。采暖期，低真空采暖模式下，汽轮机运行参数，如表1。

5　结论

本项目解决了拖动式汽轮机低真空供热改造的技术难题，系统采用自动化控制，水温自动调节，保证了系统运行的安全性，保障了供热效果，并首创供热模式和非供热模式一键切换，保障了系统的安全性，并摸索出一套由开式系统转为闭式系统操作模式，使系统热效率提高至90%以上，年可实现供采暖面积180万平方米，创效4000余万元，对济钢环保节能、余热利用、提高能源综合利用率贡献极大，并对行业具有极大示范带动效应。

参考文献

[1]宋欣亮，陈晓东.汽轮机低真空运行循环水供热改造技术[J].热电技术，2008（2）.

[2]刘红斌，樊亮.汽轮机余热供热技术应用[J].能源研究与利用，2010（4）.

作者简介：王春利，工程师，研究方向为发电生产运行及设备管理

中图分类号TM6

文献标识码A

文章编号1674-6708（2016）155-0091-01