低壓余熱回收蒸汽發(fā)電技術(shù)在球團(tuán)廠的應(yīng)用

王榮雷

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司,北京 100176）

熱電

低壓余熱回收蒸汽發(fā)電技術(shù)在球團(tuán)廠的應(yīng)用

王榮雷

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司,北京 100176）

通過某公司球團(tuán)廠余熱發(fā)電項(xiàng)目的介紹，探討低壓余熱回收蒸汽發(fā)電技術(shù)在球團(tuán)廠的應(yīng)用及其產(chǎn)生的良好經(jīng)濟(jì)效益。詳細(xì)介紹了工藝流程、原理及主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)、經(jīng)濟(jì)效益等。

低壓；余熱回收；飽和蒸汽；發(fā)電

1 概述

張家港市聯(lián)泰科技有限公司球團(tuán)廠1#～4#豎爐汽化冷卻裝置產(chǎn)蒸汽總量約為10 t/h，蒸汽壓力約0.40 MPa。這部分飽和蒸汽的濕度大、無法遠(yuǎn)距離輸送，熱用戶少，回收后的大部分蒸汽得不到合理利用，除少量用于浴室水箱加熱外，絕大部分對(duì)空放散，既浪費(fèi)了余熱資源，又造成了環(huán)境污染，并且損失了軟水資源。

為了改變這種狀況，有效利用低品位余熱資源，決定新建一座余熱回收蒸汽發(fā)電站，內(nèi)設(shè)額定發(fā)電功率為700 kW的余熱飽和蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組1臺(tái)，及配套的輔機(jī)設(shè)備，利用這部分蒸汽發(fā)電，降低公司的生產(chǎn)成本，同時(shí)使公司的電力供應(yīng)得到更大的保障，并實(shí)現(xiàn)軟水資源的回收。

2 余熱回收蒸汽發(fā)電工藝

本工程采用工藝先進(jìn)、技術(shù)成熟的余熱飽和蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組，余熱蒸汽進(jìn)入機(jī)組后推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，流體降壓膨脹作功，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。

該余熱飽和蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組在熱源參數(shù)正常波動(dòng)工況下，能夠高效、安全運(yùn)行。采用電子及機(jī)械保護(hù)裝置確保不飛車、機(jī)組啟停和運(yùn)行平穩(wěn)簡便。長期無大修，小修維護(hù)簡易；設(shè)置機(jī)組保護(hù)裝置，無需專人值守運(yùn)行操作。

球團(tuán)廠1#～4#豎爐產(chǎn)生的余熱蒸汽引至分汽缸，主蒸汽管道將余熱蒸汽通過蒸汽濾潔器去除蒸汽中的凝結(jié)水后，送進(jìn)余熱飽和蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組，做功后的乏汽經(jīng)過凝汽器變?yōu)槟Y(jié)水，再由凝結(jié)水泵送到水泵房回用，如圖1所示。

圖1 余熱回收蒸汽發(fā)電流程圖

3 余熱飽和蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組

3．1 機(jī)組選型

低壓飽和蒸汽由于含濕量大、熱能品質(zhì)低，如果直接進(jìn)入常規(guī)汽輪機(jī)，將會(huì)導(dǎo)致汽機(jī)葉片損壞。專門用于余熱低溫低壓蒸汽，特別是飽和蒸汽的汽輪機(jī)具有以下特點(diǎn)：

（1）蒸汽在機(jī)內(nèi)流速低，除機(jī)械泄漏外，無其它能量損失，機(jī)組內(nèi)效率高達(dá)65%～75%，即使蒸汽參數(shù)或流量波動(dòng)仍能維持較高的內(nèi)效率；

（2）機(jī)組對(duì)蒸汽的品質(zhì)要求不高，特別適用于蒸汽壓力≥0.2 MPa的飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)；

（3）設(shè)備體積小，重量輕，安裝方便，土建工程量?。?/p>

（4）采用微機(jī)電液調(diào)速及保安裝置，機(jī)組起動(dòng)及帶負(fù)荷操作簡單，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無人管理。

3.2 余熱飽和蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組組成

余熱飽和蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組主要包括以下幾個(gè)部分：

（1）汽輪機(jī)

型號(hào)：N0.7-0.5

進(jìn)汽壓力：0.5±0.1 MPa(A)

進(jìn)汽溫度：152℃

額定轉(zhuǎn)速：3600 r/min

額定進(jìn)汽量：10 t/h

排汽壓力：0.02 MPa(A)

（2）減速齒輪箱

型號(hào)：HSG782-1

傳遞功率：700 kW

高速軸轉(zhuǎn)速:3593.02 r/min

低速軸轉(zhuǎn)速:1500 r/min

傳動(dòng)比:2.3953

使用系數(shù)：1.4

齒輪精度：5

（3）發(fā)電機(jī)

型號(hào)：1FC6 456-4LA42-Z

額定功率：760 kW

額定電壓：400 V

額定頻率：50 Hz

額定轉(zhuǎn)速：1500 r/min

效率：93.5%

勵(lì)磁方式：無刷相復(fù)勵(lì)勵(lì)磁

4 熱力系統(tǒng)

球團(tuán)廠余熱回收蒸汽發(fā)電站主要有以下幾個(gè)熱力系統(tǒng)。

4.1 主蒸汽系統(tǒng)

主蒸汽系統(tǒng)主要設(shè)備為蒸汽濾潔器，通過蒸汽濾潔器將蒸汽中的水分分離出去，提高蒸汽干度。

主蒸汽接自球團(tuán)廠分汽缸，主管道為φ219×6，材質(zhì)為鋼20（GB/T8163），管道采用溝內(nèi)布置。

4.2 凝汽及凝結(jié)水回收系統(tǒng)

凝汽及凝結(jié)水回收系統(tǒng)主要設(shè)備包括凝汽器和凝結(jié)水泵。

蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)做功后變?yōu)?.02 MPa（A）的乏汽，為回收這部分軟水資源，設(shè)置一臺(tái)凝汽器，采用一道制雙流程，并設(shè)置熱井液位調(diào)節(jié)裝置。

凝結(jié)水由凝汽器熱井經(jīng)總管引出，分兩路接至兩臺(tái)凝結(jié)水泵，升壓后接至水泵房回用。凝結(jié)水泵共兩臺(tái)，一用一備。

4.3 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要設(shè)備包括濾水器和污水泵。

凝汽器和冷油器的冷卻水均采用循環(huán)冷卻水。循環(huán)水由廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)有循環(huán)水泵房供給，管道采用單供單回系統(tǒng)。

循環(huán)水供水溫度≤33℃，供水壓力約0.3 MPa。汽輪發(fā)電機(jī)組循環(huán)冷卻水量為～650 t/h。為保證各設(shè)備冷卻效果，在循環(huán)水管道上設(shè)置濾水器1臺(tái)。

循環(huán)水管道采用溝內(nèi)布置，溝內(nèi)設(shè)集水坑，并在集水坑內(nèi)設(shè)污水泵，將污水排走。

4.4 抽真空系統(tǒng)

抽真空系統(tǒng)主要設(shè)備包括射水泵、射水抽氣器、射水箱等。

該系統(tǒng)主要作用：啟動(dòng)時(shí)，建立真空，加快啟動(dòng)速度；正常運(yùn)行時(shí)，維持凝汽器的真空。

4.5 潤滑油系統(tǒng)

潤滑油系統(tǒng)主要設(shè)備包括稀油站和窺視鏡。稀油站主要由油箱、主輔油泵、事故油泵、冷油器等組成，設(shè)備集成在整體鋼座上，稀油站采用地坑布置。

潤滑油管道采用不銹鋼管道，材質(zhì)為06Cr19Ni10（GB/T14976）。

4.6 管道及設(shè)備保溫

對(duì)于介質(zhì)溫度高于50℃的附屬設(shè)備、汽水管道及其法蘭閥門等附件進(jìn)行保溫，但排汽、放汽管道，僅在人員能觸及部位進(jìn)行保溫，主保溫材采用復(fù)合硅酸鹽制品；為了使電站整齊美觀并提高保溫材料的耐久性能，外徑≥38 mm的管道及設(shè)備保溫層外設(shè)有鍍鋅鐵皮外護(hù)層。

5 站房布置

余熱回收蒸汽發(fā)電站 占地18m×12m，采用單層布置，站內(nèi)設(shè)一套余熱飽和蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組。配電室及控制室布置在廠房固定端。

站內(nèi)設(shè)置一臺(tái)5 t電動(dòng)單梁懸掛式起重機(jī)，軌底標(biāo)高9.000 m，Lk=9 m，JC=25%，起升高度9 m。

6 生產(chǎn)運(yùn)行

張家港市聯(lián)泰科技有限公司球團(tuán)廠余熱發(fā)電項(xiàng)目由中冶京誠工程技術(shù)有限公司北京京誠科林環(huán)保科技有限公司（以下簡稱京誠科林）總承包，杭州中能汽輪動(dòng)力有限公司（以下杭州中能）成套供貨，于2011年9月3日并網(wǎng)發(fā)電。

該項(xiàng)目自投產(chǎn)運(yùn)行以來，運(yùn)行狀況良好，未出現(xiàn)大的故障。投產(chǎn)初期由于球團(tuán)生產(chǎn)工藝某些因素的制約，主蒸汽流量及參數(shù)波動(dòng)較大，流量維持在6.6～8.1 t/h，多數(shù)維持在7.5 t/h；壓力維持在0.24～0.5 MPa，多數(shù)維持在0.33～0.4 MPa之間；從數(shù)據(jù)記錄來看，發(fā)電功率維持在600～700 kW，偶爾730 kW，發(fā)電量及其平穩(wěn)情況，與主蒸汽波動(dòng)相吻合。經(jīng)過與杭州中能協(xié)商，汽輪機(jī)采用恒轉(zhuǎn)速控制，保證機(jī)組的相對(duì)平穩(wěn)運(yùn)行。目前該機(jī)組發(fā)電功率維持在700 kW左右，最高發(fā)電功率800 kW，運(yùn)行安全平穩(wěn)，達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，得到了業(yè)主的肯定。

發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量為700 kW，綜合廠用電率8%，年運(yùn)行7200 h，上網(wǎng)電價(jià)0.5元/(kWh)，則每年發(fā)電收益約為231.8萬元；凝結(jié)水回收量為9.5 t/h，凝結(jié)水價(jià)格按8元/t計(jì)算，則每年回收凝結(jié)水收益為54.7萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

7 結(jié)語

該項(xiàng)目的順利投產(chǎn)運(yùn)行證明，低壓余熱回收蒸汽發(fā)電技術(shù)是冶金企業(yè)利用低品位能源較為合理的形式，同時(shí)該技術(shù)在節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)效益方面均有較好效果。

同時(shí)該項(xiàng)目是京誠科林總承包的裝機(jī)容量最小的發(fā)電機(jī)組，為今后余熱利用及小機(jī)組項(xiàng)目積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

[1]蔡發(fā)明，鄒永紅.飽和蒸汽發(fā)電在鋼鐵廠的應(yīng)用[P].北京金屬學(xué)會(huì)第五屆冶金年會(huì)論文集.2009，P110.

[2]周玉磊.低壓飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)在冶金企業(yè)的應(yīng)用[J].冶金動(dòng)力. 2009年第1期，P32.

App lication of the Technology of Power Generation with Low-pressure Steam from Recovered Waste Heat in a Pelletizing Plant

WANG Ronglei
(MCC Capital Engineering Technology Co.,Ltd.,Beijing,100176,China)

The application of the technology of power generation with low-pressure steam from recovered waste heat in a pelletizing plant and the good economic results are discussed through introduction of a waste heat power generation project at a pelletizing plant of some steel company.The process flow,principle,main equipment and technical parameters and economic result of the project are described in detail.

low pressure;waste heat recovery;saturated steam;power generation

TM617

B

1006-6764（2014）03-0038-03

2013-10-23

王榮雷（1982-）男，畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事熱能動(dòng)力設(shè)計(jì)工作。