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(qiáng)(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(shè)了的一套背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組、一套螺桿膨脹發(fā)電機(jī)和浴室，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。關(guān)鍵詞：蒸汽背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組螺桿膨脹發(fā)電機(jī)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(zhì)量的顯著優(yōu)點(diǎn)，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(jì)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(fèi)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(guān)部門及技術(shù)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(jī)組、螺桿膨脹發(fā)電機(jī)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(jī)組進(jìn)行利用，背壓式汽輪機(jī)出口排汽送至螺桿膨脹發(fā)電機(jī)進(jìn)行利用，螺桿膨脹發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)不僅實(shí)現(xiàn)蒸汽能量逐級利用，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，不需要龐大的凝汽器和冷卻水系統(tǒng)，具有機(jī)組輕小、造價(jià)低的特點(diǎn)。該軋鋼加熱爐正常生產(chǎn)時(shí)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(yīng)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(jī)組對這部分蒸汽進(jìn)行利用。根據(jù)國

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

6、40kW因此汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)功率均選擇200kW。目前機(jī)組已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行，平均小時(shí)發(fā)電量達(dá)180kW,自用電量7kWA在軋鋼加熱爐正常生產(chǎn)的時(shí)候，汽化冷卻蒸汽能夠連續(xù)供應(yīng)且壓力維持在0.5Mpa(a)但是受鋼坯和市場以及軋鋼廠設(shè)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(zhuǎn)爐蒸汽接送至帶鋼小機(jī)組，作為小汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的備用蒸汽，以確保在加熱爐無蒸汽時(shí)汽輪機(jī)機(jī)組和后續(xù)的蒸汽綜合利用設(shè)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(jī)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(fèi)，還有大量的水資源損失。為

7、進(jìn)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(jī)做功后的蒸汽排汽壓力0.12Mpa(a)時(shí)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(guān)節(jié)能設(shè)備和技術(shù)，最終決定在背壓式汽輪機(jī)排氣口與職工浴室之間新建一套螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組，采用螺桿膨脹發(fā)電技術(shù)對這部分蒸汽的能量進(jìn)行利用及回收蒸汽凝結(jié)水。螺桿膨脹機(jī)可以回收汽輪機(jī)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(xiàng)流等，螺桿式膨脹機(jī)利用低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)的朗肯循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱工轉(zhuǎn)換，螺桿式膨脹機(jī)組包含了螺桿膨脹機(jī)、蒸汽器、冷凝器等設(shè)備組成。其中，有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)由液體變?yōu)檎羝倪^程，吸收了熱源的負(fù)荷，溫度升高。高溫蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)后，在轉(zhuǎn)子

8、腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)膨脹，對外輸出軸功率，同時(shí)工質(zhì)溫度、壓力均下降。降溫后的工質(zhì)，仍是蒸汽，需要在冷凝器內(nèi)實(shí)現(xiàn)液化，此期間對外放出熱量。經(jīng)冷凝液化后的工質(zhì)，利用工質(zhì)泵升到高壓，然后進(jìn)入蒸發(fā)器，實(shí)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(jī)示意圖螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組主要有蒸發(fā)器、冷凝器、螺桿機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷卻塔及水池等部分組成。發(fā)電機(jī)組選用R245fa作為有機(jī)工質(zhì)，工質(zhì)冷凝溫度30C、蒸發(fā)溫度76.2C,從而有利于機(jī)組能源利用效率的提高。該螺桿膨脹發(fā)電機(jī)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(jī)工質(zhì)在螺桿機(jī)內(nèi)做功，機(jī)組實(shí)現(xiàn)裝機(jī)容量100kW,平均小時(shí)發(fā)電量

9、達(dá)95kW每小時(shí)自用電量12kW,同時(shí)回收4t/h蒸汽凝結(jié)水。加熱爐汽化冷卻蒸汽經(jīng)螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組吸收熱量后變成80c左右的冷凝水后，利用凝結(jié)水泵送往職工浴室加熱熱水，加熱浴室用水后的凝結(jié)水排入公司中水池進(jìn)行回用，從而實(shí)現(xiàn)水資源的重復(fù)利用。背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組年經(jīng)濟(jì)效益：年經(jīng)濟(jì)效益=(發(fā)電功率一自用電量)x年運(yùn)行小時(shí)數(shù)x電價(jià)=(180-7)Kw/h義7200hX0.63元/Kw-h=78.47萬元/年螺桿膨脹發(fā)電機(jī)年經(jīng)濟(jì)效益：年經(jīng)濟(jì)效益=(發(fā)電功率一自用電量)X年運(yùn)行小時(shí)數(shù)X電價(jià)=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(jī)組、螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組及浴室的方案后，每年可實(shí)現(xiàn)外供電量184.32萬kW-h,相當(dāng)于年節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤6