軋鋼加熱爐汽化冷卻蒸汽利用0822

1、軋鋼加熱爐汽化冷卻蒸汽利用鄭祖強(衢州元立金屬制品有限公司)摘要：某公司一座年產(chǎn)80萬噸軋鋼加熱爐在生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生4t/h、0.5Mpa(a)的汽化冷卻蒸汽，為充分利用該部分蒸汽的能量，配套建設了的一套背壓式汽輪發(fā)電機組、一套螺桿膨脹發(fā)電機和浴室，取得了較好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。關鍵詞：蒸汽背壓式汽輪發(fā)電機組螺桿膨脹發(fā)電機utilizationofthevaporizationcoolingsteamofsteel-rollingheatingfurnaceZhengZuQiang(QuzhouYuanliMetalProductsCo.,Ltd.)Abstract:Anreheatingfu

2、rnacethattheannualoutputis800000tonswillproduce4t-0.5Mpavaporizationcoolingsteaminanhourinthepruduction.Tomakefulluseofthesteamenergy,asetofbackpressureturbine,asetofscrewexpansionofpowergeneratorsandbathroomwerebuilt.Ithasobtainedbettereconomicandenvironmentalbenefit.Keywords:steam;backpressureturb

3、ine;screwexpansionofpowergenerator某公司的一座年產(chǎn)80萬噸的軋鋼加熱爐，為提高加熱爐的能源利用率，該加熱爐的冷卻系統(tǒng)采用汽化冷卻的方式。加熱爐汽化冷卻具有節(jié)省工業(yè)用水、節(jié)電、回收余熱、提高爐底管使用壽命以及提高軋材質量的顯著優(yōu)點，特別是自然循環(huán)汽化冷卻方式，目前已在我國鋼鐵廠的加熱爐上廣泛采用，顯示出良好的經(jīng)濟效益。加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽在未利用之前直接放散，不僅浪費了大量的能源資源，而且還會產(chǎn)生噪音和空氣熱污染，不符合清潔生產(chǎn)要求。因此，公司組織相關部門及技術廠家研究這部分蒸汽的綜合利用，決定采用背壓式汽輪發(fā)電機組、螺桿膨脹發(fā)電機和浴室的綜合利用方案，

4、即先將加熱爐出口蒸汽送至背壓式汽輪發(fā)電機組進行利用，背壓式汽輪機出口排汽送至螺桿膨脹發(fā)電機進行利用，螺桿膨脹發(fā)電機產(chǎn)生的冷凝水送入浴室的水池加熱箱，綜合利用后的冷凝水回流至公司中水池。背壓式汽輪機的排汽壓力大于大氣壓力，排汽可用于供熱等用途，且排汽壓力可以根據(jù)不同的供熱目而定。背壓式汽輪機不僅實現(xiàn)蒸汽能量逐級利用，同時結構簡單，不需要龐大的凝汽器和冷卻水系統(tǒng)，具有機組輕小、造價低的特點。該軋鋼加熱爐正常生產(chǎn)時蒸汽流量為4t/h、壓力為0.5Mpa(a),考慮到公司職工浴室的熱水供應的情況，這部分蒸汽不僅需要用來發(fā)電，還需要加熱公司浴室熱水，因此選擇背壓式汽輪發(fā)電機組對這部分蒸汽進行利用。根據(jù)國

5、內(nèi)小汽輪機發(fā)電機組的設計參數(shù)及我公司的實際情況，選擇汽輪機排氣壓力為0.12Mpa(a),因此可以計算出汽輪機功率：w=Q(Ho-Hi)-=4000(2748.59-2509.52)0.7=18594kW36003600.流量：Q=4000kg/h;進口始值為：H=2748.59kj/Kg,出口始值為：H=2509.52kj/kg;汽輪機效率：二二0.7;電能當量值：3600kj/kW故該部分蒸汽可以做功185.94kW/h,發(fā)電機效率為97%并考慮機組留有10%勺富余能力，因此發(fā)電機功率選擇為200kW,計算過程如下：發(fā)電機功率二pM。發(fā)電機父1.1=185.94父0.97父1.1=198.

6、40kW因此汽輪機、發(fā)電機功率均選擇200kW。目前機組已經(jīng)穩(wěn)定運行，平均小時發(fā)電量達180kW,自用電量7kWA在軋鋼加熱爐正常生產(chǎn)的時候，汽化冷卻蒸汽能夠連續(xù)供應且壓力維持在0.5Mpa(a)但是受鋼坯和市場以及軋鋼廠設備影響，帶鋼加熱爐會出現(xiàn)停爐和檢修，加熱爐不產(chǎn)生蒸汽。因此，我們將煉鋼轉爐蒸汽接送至帶鋼小機組，作為小汽輪機發(fā)電機組的備用蒸汽，以確保在加熱爐無蒸汽時汽輪機機組和后續(xù)的蒸汽綜合利用設備的連續(xù)性和可靠性。公司加熱爐汽化冷卻蒸汽利用方案原先為背壓式汽輪機發(fā)電后送往浴室加熱熱水，由于職工浴室加熱熱水所需的熱量較少，有大量的蒸汽需放散，不僅有大量的能源浪費，還有大量的水資源損失。為

7、進一步利用這部分蒸汽的能量和回收水資源，并考慮經(jīng)汽輪機做功后的蒸汽排汽壓力0.12Mpa(a)時的飽和蒸汽已經(jīng)處于汽液共存的情況，公司積極尋找合適的相關節(jié)能設備和技術，最終決定在背壓式汽輪機排氣口與職工浴室之間新建一套螺桿膨脹發(fā)電機組，采用螺桿膨脹發(fā)電技術對這部分蒸汽的能量進行利用及回收蒸汽凝結水。螺桿膨脹機可以回收汽輪機熱力循環(huán)中無法利用的余熱能量，如高溫的熱水、汽液兩項流等，螺桿式膨脹機利用低沸點有機工質的朗肯循環(huán)實現(xiàn)熱工轉換，螺桿式膨脹機組包含了螺桿膨脹機、蒸汽器、冷凝器等設備組成。其中，有機工質在蒸發(fā)器內(nèi)實現(xiàn)由液體變?yōu)檎羝倪^程，吸收了熱源的負荷，溫度升高。高溫蒸汽進入膨脹機后，在轉子

8、腔內(nèi)實現(xiàn)膨脹，對外輸出軸功率，同時工質溫度、壓力均下降。降溫后的工質，仍是蒸汽，需要在冷凝器內(nèi)實現(xiàn)液化，此期間對外放出熱量。經(jīng)冷凝液化后的工質，利用工質泵升到高壓，然后進入蒸發(fā)器，實現(xiàn)下一輪循環(huán)。具體工藝示意圖見圖1。冷卻塔及水池圖1螺桿膨脹機示意圖螺桿膨脹發(fā)電機組主要有蒸發(fā)器、冷凝器、螺桿機、發(fā)電機、冷卻塔及水池等部分組成。發(fā)電機組選用R245fa作為有機工質，工質冷凝溫度30C、蒸發(fā)溫度76.2C,從而有利于機組能源利用效率的提高。該螺桿膨脹發(fā)電機組利用壓力0.12Mpa(a)、溫度104C、流量4t/h的飽和蒸汽的能量，使有機工質在螺桿機內(nèi)做功，機組實現(xiàn)裝機容量100kW,平均小時發(fā)電量

9、達95kW每小時自用電量12kW,同時回收4t/h蒸汽凝結水。加熱爐汽化冷卻蒸汽經(jīng)螺桿膨脹發(fā)電機組吸收熱量后變成80c左右的冷凝水后，利用凝結水泵送往職工浴室加熱熱水，加熱浴室用水后的凝結水排入公司中水池進行回用，從而實現(xiàn)水資源的重復利用。背壓式汽輪發(fā)電機組年經(jīng)濟效益：年經(jīng)濟效益=(發(fā)電功率一自用電量)x年運行小時數(shù)x電價=(180-7)Kw/h義7200hX0.63元/Kw-h=78.47萬元/年螺桿膨脹發(fā)電機年經(jīng)濟效益：年經(jīng)濟效益=(發(fā)電功率一自用電量)X年運行小時數(shù)X電價=效益=(95-12)Kw/hX7200hX0.63元/Kw-h=37.65萬元/年即軋鋼加熱爐汽化冷卻蒸汽在采用背壓式汽輪發(fā)電機組、螺桿膨脹發(fā)電機組及浴室的方案后，每年可實現(xiàn)外供電量184.32萬kW-h,相當于年節(jié)省標準煤6