鋼鐵企業(yè)循環(huán)水余熱在城市供熱工程的應(yīng)用

王文青

（山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東濟(jì)南250000）

鋼鐵企業(yè)循環(huán)水余熱在城市供熱工程的應(yīng)用

王文青

（山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東濟(jì)南250000）

利用永鋒鋼鐵有限公司的發(fā)電機(jī)組循環(huán)冷卻水余熱為熱源，對齊河縣城進(jìn)行城市集中供熱改造。介紹了循環(huán)水余熱在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

電廠循環(huán)水；余熱利用；城市集中供熱

1 概述

項(xiàng)目名稱：利用永鋒鋼鐵公司循環(huán)水余熱對齊河縣城集中供熱改造工程。項(xiàng)目內(nèi)容：利用山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司2伊25 MW,1伊50 MW發(fā)電機(jī)組凝汽器循環(huán)水余熱，在廠區(qū)建設(shè)供熱首站，站內(nèi)安裝尖峰汽水換熱設(shè)備、循環(huán)水泵及相應(yīng)配套設(shè)備；改造并新建齊河城區(qū)二級熱力站；新建一次熱水管網(wǎng)。

供熱范圍：齊河縣主城區(qū)居民生活區(qū)及近三年規(guī)劃的建筑面積總計(jì)477萬m2，總供熱能力262 MW。根據(jù)齊河縣長遠(yuǎn)規(guī)劃，需要供熱的建筑面積可達(dá)到1000萬m2，總熱負(fù)荷550 MW，此時(shí)，可通過提供一次網(wǎng)供回水溫差來實(shí)現(xiàn)供暖需求。

2 項(xiàng)目提出背景

在鋼鐵行業(yè)自備電廠中的綜合熱效率，大致在30%耀35%之間，有將近60%的燃料所釋放的熱量在發(fā)電過程中損失。汽輪機(jī)做功后排出的乏汽，在凝汽器中凝結(jié)放熱，循環(huán)水經(jīng)過凝汽器帶走了相當(dāng)大的熱量，并通過冷卻塔冷卻，大量的熱量通過冷卻塔散發(fā)到大氣中損失掉。該部分能量因?yàn)楣べ|(zhì)的品位相對較低，沒辦法有效轉(zhuǎn)換為電能。利用循環(huán)水所包含的余熱用于城市集中供熱，將極大減小循環(huán)冷卻水散熱帶來的水資源蒸發(fā)損失及環(huán)境熱污染，并且可以緩解城市供熱所帶來的電力和燃料緊缺的局面，提高能源綜合利用效率。

凝汽式汽輪機(jī)可以通過降低排汽缸真空度來提高循環(huán)水的溫度，利用循環(huán)水余熱進(jìn)行城市集中供熱，這種技術(shù)即循環(huán)水余熱供熱。這項(xiàng)技術(shù)能夠充分提高能源利用率，技術(shù)相對已十分成熟，在國內(nèi)外均有研究和成功運(yùn)行的實(shí)例，特別在我國一些北方需要供熱的城市得到了較為廣泛的應(yīng)用與推廣。

3 循環(huán)水供回水溫度及循環(huán)水量的確定

由于本工程的熱源來自于汽輪發(fā)電機(jī)組凝汽器循環(huán)冷卻水，供回水溫度的確定與機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有關(guān)。凝汽器作為排汽凝汽設(shè)備，通常真空度在90%耀96%,甚至達(dá)97%。表1給出了凝汽器真空度與絕對壓力、飽和溫度的對應(yīng)關(guān)系。

表1 凝汽器真空度與絕對壓力、飽和溫度的關(guān)系

從表1中看出，隨著真空度的降低，機(jī)組的排汽溫度逐漸升高，但是機(jī)組的發(fā)電量會降低。通過對國內(nèi)循環(huán)水余熱供暖運(yùn)行調(diào)查，在絕對壓力30 kPa時(shí)凝汽器的排水溫度可達(dá)60益，此時(shí)對機(jī)組的發(fā)電影響很小。根據(jù)對齊河縣過去幾年齊河縣供暖情況調(diào)查，二次網(wǎng)的供回水溫度均維持在55/45益左右。因此確定本工程熱網(wǎng)的一次網(wǎng)供回水溫度為：60/45益，考慮到供暖第一年度供熱負(fù)荷較少，為適應(yīng)熱源機(jī)組的匹配運(yùn)行，供暖第一年度熱網(wǎng)的一次網(wǎng)供回水溫度為：60/50益。隨著熱網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，供熱面積逐漸增加，熱網(wǎng)的一次水網(wǎng)供回水溫度差可適時(shí)調(diào)整，以適應(yīng)不同負(fù)荷下的供暖需求。

齊河縣城供熱管網(wǎng)規(guī)模按當(dāng)年度規(guī)劃和遠(yuǎn)期規(guī)劃綜合考慮，當(dāng)年供熱面積為：197萬m2，熱負(fù)荷為：108.35 MW；明年及以后供熱面積增加：280萬m2，新增熱負(fù)荷為：154 MW；本項(xiàng)目總供熱面積為477萬m2，總熱負(fù)荷為262.35 MW。為滿足不同熱負(fù)荷下供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行和山東永鋒鋼鐵有限公司的熱源條件，供熱系統(tǒng)采用變溫差下的質(zhì)調(diào)節(jié)，即通過改變一次網(wǎng)的供、回水溫度來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱負(fù)荷。供暖第一年設(shè)計(jì)供、回水溫度60/50益；供暖第二年及以后設(shè)計(jì)供、回水溫度60/45益。循環(huán)水流量選用：9330 t/h。

4 熱力首站系統(tǒng)流程及參數(shù)

熱力首站設(shè)置在山東永鋒鋼鐵有限公司廠區(qū)內(nèi)。在發(fā)電機(jī)組凝汽器循環(huán)冷水進(jìn)出口管道切斷閥之前敷設(shè)一條DN1200的管道，通過熱力首站內(nèi)循環(huán)泵加壓供給各熱用戶，循環(huán)水降溫后再回到凝汽器，形成一次網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)。首站內(nèi)還設(shè)置汽-水換熱器作為補(bǔ)熱或備用熱源再加熱循環(huán)水，一次網(wǎng)循環(huán)水利用高爐沖渣水余熱作為補(bǔ)水熱源，設(shè)置旁通管定壓的恒壓變頻補(bǔ)水裝置。

熱力首站采用二層框架結(jié)構(gòu)，一層設(shè)置循環(huán)水泵房及配電室，二層設(shè)置汽水換熱器及控制室。循環(huán)水泵房內(nèi)設(shè)置三臺電動變頻循環(huán)水泵，兩用一備，并預(yù)留一臺汽動泵位置，二層設(shè)置三臺汽水換熱器。

循環(huán)水泵，型號：700S-85，流量：4700耀5640 t/h，揚(yáng)程：85耀77 m，功率：1600 kW，電壓：10 kV，臺數(shù)：3臺，兩用一備；汽水換熱器，臥式列管換熱器，換熱量:30 MW，換熱面積：150 m2,換熱管材質(zhì)為不銹鋼管D25伊1.5。

5 一次管網(wǎng)布置

供熱管線從山東永鋒鋼鐵有限公司供熱首站出來沿金石路敷設(shè)至齊河縣城主城區(qū)。供熱管網(wǎng)敷設(shè)方式主要采用直埋敷設(shè)，局部跨越橋洞、河流時(shí)，采用架空敷設(shè)，穿越鐵路、主要公路時(shí)，采用頂管敷設(shè)。不同管徑的供熱管道滿足直埋管道的最小覆土深度要求。供熱管網(wǎng)采用無補(bǔ)償直埋敷設(shè)，當(dāng)直管段過長時(shí)應(yīng)采用有補(bǔ)償直埋敷設(shè)。補(bǔ)償原件采用直埋外壓式波紋補(bǔ)償器或L型、Z型自然補(bǔ)償形式。

供、回水管道均采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管，外護(hù)高密度聚乙烯外套。所有管道附件均應(yīng)做保溫處理。熱網(wǎng)管道及附件，除采用工廠預(yù)保溫以外，應(yīng)涂刷耐熱、耐濕、防腐性能良好的涂料，并進(jìn)行除銹操作。為便于檢修和運(yùn)行，供熱管網(wǎng)輸送主干線每隔2耀3 km裝設(shè)一個(gè)分段閥門；輸送支干線每隔1耀1.5 km裝設(shè)一個(gè)分段閥門，支戶線起點(diǎn)裝設(shè)平衡閥、關(guān)斷閥、泄水閥和排氣閥等；管網(wǎng)高點(diǎn)設(shè)放氣閥，低點(diǎn)設(shè)泄水閥。

6 運(yùn)行效果

本工程供熱運(yùn)行后，其項(xiàng)目范圍內(nèi)的燃煤鍋爐拆除，原熱源廠熱電2伊130 t/h燃煤鍋爐停止運(yùn)行，齊河城區(qū)內(nèi)45臺燃煤鍋爐（合計(jì)125 t/h）停止運(yùn)行，并將替代齊河城區(qū)現(xiàn)有散煤取暖戶。經(jīng)測算，本工程正常運(yùn)行后，采暖季每年減少燃煤14.5萬t，減少SO2排放4600 t/a，減少煙塵排放8700 t/a。另外還使得供熱范圍內(nèi)的散煤堆、灰渣堆及其運(yùn)輸量大大減少，消除了煤堆起塵和汽車運(yùn)輸揚(yáng)塵和汽車尾氣造成的環(huán)境污染，對改善城市交通噪聲也有一定的作用。與鍋爐房相比，熱力站產(chǎn)生的噪聲要小很多，無污水排放。本項(xiàng)目實(shí)施以后，對城市環(huán)境有徹底的改善作用。

7 結(jié)束語

以上為永鋒鋼鐵循環(huán)水余熱利用技術(shù)在齊河縣供熱工程的實(shí)際應(yīng)用，可以看出循環(huán)水余熱利用技術(shù)已經(jīng)相對成熟，利用循環(huán)水余熱進(jìn)行城市集中供熱，其本身就是節(jié)能項(xiàng)目。本項(xiàng)目建成投用后，大量的高耗能、高污染、低效率的小鍋爐房可被停用拆除，城區(qū)上空大氣質(zhì)量狀況將會大大改善，并可節(jié)約大量人力物力與占地面積，的確是一項(xiàng)利國利民，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益俱佳的工程。

[1]吳星，付林，胡鵬.電廠循環(huán)水供熱技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].區(qū)域供熱，2008，27（4）.

[2]張世鋼.熱電聯(lián)產(chǎn)中的深度余熱回收技術(shù)研究，清華大學(xué)博士后研究報(bào)告，2006.8.

Utilization of Waste Heat from the Circulating Water of Steel Plants in Urban Heat Supply Projects

Wang Wenqing
（Shandong Province Metallurgical Engineering Co.,Ltd.,Jinan,Shandong 250000,China）

The urban concentrated heat supply system of Qihe County was transformed by utilizing the waste heat from the power generator circulating water of Yongfeng Steel.The design and application of circulating water waste heat utilization in the project are introduced.

power plant circulating water;waste heat;urban concentrated heat supply

TK115

B

1006-6764(2018)01-0047-02

2017-09-26

王文青（1986-），男，2008年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事熱力燃?xì)鈱I(yè)設(shè)計(jì)工作。