摘 要：通過重鋼長壽新區(qū)二期低溫余熱發(fā)電項目的工程實例，介紹了轉爐煙氣余熱回收及低壓飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程，結合工程實際對的經(jīng)濟性及更好的利用方式進行了分析。

關鍵詞：低壓飽和蒸汽；余熱利用；發(fā)電

1 鋼鐵企業(yè)能耗現(xiàn)狀

我國經(jīng)濟快速增長，各項建設取得巨大成就，但也付出了資源和環(huán)境被破壞的代價，這兩者之間的矛盾日趨尖銳，節(jié)能減排已成為中國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展及工業(yè)轉型升級的必要選擇。中央政府將節(jié)約資源和環(huán)境保護納為我國的基本國策。近年來，為緩解我國能源供需矛盾、保持經(jīng)濟平穩(wěn)較快發(fā)展、推動經(jīng)濟結構調(diào)整和產(chǎn)業(yè)技術進步、改善環(huán)境質(zhì)量，我國政府綜合運用法律、經(jīng)濟、技術和必要的行政手段，出臺了一系列推動節(jié)能減排的政策措施。在各項政策的鞭策下，我國節(jié)能減排工作取得了良好成效?！笆濉鼻叭晡覈塾嫻?jié)能約3.5億噸標準煤。

作為高能耗行業(yè)的我國鋼鐵工業(yè)，同時也是“節(jié)能大戶”。2014年上半年全國重點鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗、各工序能耗比上年同期均有所下降。部分鋼鐵企業(yè)的部分指標已達到或接近國際先進水平，特別是噸鋼耗新水指標創(chuàng)出歷史最好水平，有32家企業(yè)噸鋼耗新水低于3m3。企業(yè)之間的各工序能耗最高值與先進值差距較大，各企業(yè)之間的節(jié)能工作發(fā)展不平衡，說明鋼鐵工業(yè)還有節(jié)能潛力。

鋼鐵企業(yè)余熱、余能資源數(shù)量巨大。近些年來我國鋼鐵企業(yè)的余熱余能資源回收利用水平取得了較大提高。注重了能源結構的優(yōu)化，特別是低品質(zhì)能源利用技術開發(fā)；注重了過程能源的高效利用，特別是工藝過程的優(yōu)化；注重了余熱余能回收的投入，特別是余熱余能回收技術及裝備的開發(fā)。但與國際先進水平相比仍有很大差距，國外余熱余能資源的回收率，先進國家己達到90%以上，如日本新日鐵達到了92%，而國內(nèi)鋼鐵企業(yè)只有30～40%，且回收后使用效率不高。

2 轉爐煙氣余熱回收及利用

在鋼鐵企業(yè)中，氧氣轉爐在吹煉期間產(chǎn)生大量的含塵爐氣，溫度為1400～1600℃。轉爐煙氣中含有大量的顯熱和潛熱，其中潛熱占主要部分，顯熱占16%左右。目前，轉爐煙氣中可供利用的高溫顯熱，一般都采用余熱鍋爐進行蒸汽回收，將冶煉過程中產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)過余熱鍋爐降溫并放出熱量，鍋爐中的飽和水吸收這些熱量成為飽和蒸汽。

轉爐煉鋼過程中由于C-O反應產(chǎn)生大量富含可燃氣體（CO）的煙氣，噸鋼可達200Nm3，煙氣主要含有CO、CO2、O2和基本成分為氧化鐵的塵粒，CO含量為40%～80%，含塵量為150g/Nm3。這部分煙氣帶出大量潛熱和顯熱。這些有害氣體直接外排，會嚴重污染大氣環(huán)境，鋼鐵企業(yè)必須對轉爐煙氣進行有效的治理。在治理的同時，盡可能回收煙氣中的熱能和化學能，以降低煉鋼工序的能耗，減少環(huán)境的污染。目前，國內(nèi)外轉爐煉鋼煙氣處理采用的主要方法分為兩種方式：濕法除塵工藝（OG法）和干法除塵工藝（LT法）。

濕法除塵工藝（OG法）是非常成熟的工藝技術，自20世紀60 年代日本開發(fā)成功以后，現(xiàn)在全世界約99%以上的轉爐均采用這一工藝。傳統(tǒng)OG法除塵工藝流程是：利用汽化冷卻煙道將1600℃轉爐煙氣冷卻到900～1000℃，然后經(jīng)過兩級文丘理管對爐氣進行降溫和除塵，使煙氣溫度達到100℃以下，經(jīng)脫水后送人煤氣柜回收或放散。

3 重鋼低溫余熱回收及利用

重鋼長壽新區(qū)二期低溫余熱發(fā)電項目利用煉鋼、軋鋼工序產(chǎn)生的飽和蒸汽，將其轉為優(yōu)質(zhì)電能，建設6.0MW低溫余熱發(fā)電站。在前期1#、2#低溫余熱電站已建成的基礎上，利用重鋼長壽新區(qū)自產(chǎn)低壓余熱蒸汽（二期搬遷3臺80t/h轉爐、1臺棒材加熱爐、1臺線材加熱爐、1臺型鋼加熱爐所產(chǎn)余熱蒸汽），設置蒸汽蓄熱站，配置6.0MW低壓飽和蒸汽汽輪發(fā)電機組及配套公輔設施。

根據(jù)重鋼煉鋼和軋鋼工序中產(chǎn)生的飽和蒸汽量，確定項目裝機為1臺6.0MW汽輪發(fā)電機組，2臺蓄能器。

由于主要汽原產(chǎn)自轉爐汽化冷卻煙道及余熱鍋爐的蒸汽，該部分蒸汽具有不連續(xù)、流量波動大、含濕量高等特點，需通過蒸汽蓄熱器將此蒸汽轉化為流量穩(wěn)定的低壓飽和蒸汽用來發(fā)電。煉鋼軋鋼工藝來的低壓飽和蒸汽從蓄能器出來，經(jīng)兩級汽水分離器至汽輪機膨脹作功后將熱能轉化為機械能，帶動發(fā)電機產(chǎn)生電能。作功后的乏汽經(jīng)冷凝器冷凝為凝結水，再經(jīng)凝結水回水泵加壓輸送至工廠的凝結水回水系統(tǒng)，送至各蒸汽來源處。

凝結水采用單母管制系統(tǒng)，機組配選凝結水泵兩臺，一用一備，運行中投入聯(lián)鎖狀態(tài)互為備用，凝結水泵設有再循環(huán)管，再循環(huán)管上裝有調(diào)節(jié)閥。

汽機本體加熱器的疏水利用壓差自流至凝汽器，汽機本體及本體部分的蒸汽管道疏水接入本體疏水擴容器，擴容后接入凝汽器。

汽輪機循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)系統(tǒng)。機組凝汽器抽真空系統(tǒng)采用射水抽氣器。由于是小機組，汽輪發(fā)電機采用505控制，可以實現(xiàn)汽輪發(fā)電機的啟停、負荷調(diào)整、以及事故處理。并采用TSI系統(tǒng)，對汽輪機的超速、振動等進行監(jiān)測保護。

4 經(jīng)濟性分析

重鋼長壽新區(qū)二期低溫余熱發(fā)電工程項目計劃一年建成，投產(chǎn)第一年達到設計能力的80%，第二年達到設計能力的100%。項目計算期取16年，其中：建設期1年，運行期15年。項目總投資約4400萬元。項目年利用時間4000h，年外供電量2160萬kwh（已扣自耗電），年節(jié)標準煤0.672萬噸，年減排二氧化碳2.154萬噸。

項目運行總成本主要為：外購燃料、動力費、工資福利費、維修費、折舊與攤銷費、利息支出及管理費用等。主要燃料動力消耗根據(jù)設計專業(yè)計算確定，價格參照市場價格選取。經(jīng)計算，年平均總成本約700萬元，其中：年平均經(jīng)營成本約380萬元。

項目年上網(wǎng)售電量2160×104kWh/a，投產(chǎn)后，上網(wǎng)電價按0.5132元/kwh估算，年平均銷售收入約1123萬元（不含稅）。

經(jīng)測算和效益評價，項目投資財務內(nèi)部收益率（稅后）（FIRR）：11.00%，財務凈現(xiàn)值（ic=8%）（FNPV）：779萬元，項目投資回收期：8.30年（含建設期1年），項目資本金財務內(nèi)部收益率（稅后）（FIRR）：13.24%，項目可取得較好的經(jīng)濟效益。項目全部資金稅后內(nèi)部收益率大于基準收益率；財務凈現(xiàn)值大于0，項目在經(jīng)濟上可行，且節(jié)能效益顯著。

5 結束語

低壓飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)充分利用鋼鐵企業(yè)煉鋼工藝的煙氣余熱，不需要投用額外燃料。在凈化轉爐含塵煙氣的用時，利用余熱發(fā)電，消除了轉爐排放富余蒸汽時產(chǎn)生的噪聲，減少了大氣污染，符合國家節(jié)約資源和環(huán)境保護的基本國策。

值得注意的是，為了充分利用能源，應根據(jù)不同的蒸汽參數(shù)及特點，選擇相適應的技術方案及設施，才能使能源得到最合理的利用。在條件允許的情況下，可以配置再熱機組或雙壓余熱鍋爐以提高機組效率。

作者簡介：王萬諒（1986-），男，重慶人，職稱：助理工程師，學歷：本科，主要從事熱力專業(yè)設計及總包管理工作。