钢铁厂煤气及蒸汽发电技术的应用

钢铁厂煤气及蒸汽发电技术的应用

摘要：本文首先分析了钢铁厂煤气及蒸汽富裕量现状，接下来下详细阐述了煤

气发电技术的应用，最后对发电机组方案及系统组成做论述，希望通过本文的分

析研究，给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：钢铁厂；煤气；蒸汽；发电技术；应用

引言

我国经济的支柱产业就是钢铁行业，作为工业耗能大户的钢铁行业，在生产

后排放的余热等占生产总能量的百分之十左右，为了实现能源的可持续利用，余

热余能的再利用成为必然。为了更好的跟上工业发展的脚步，在不断搞工业技术

创新的同时，不能忽略对废气等废物的综合利用，争取做到“零污染、零排放”，

打造节能环保的工业生产，最大限度利用所有资源，为国家和工业生产节省开支，同时提高竞争力。

1钢铁厂煤气及蒸汽富裕量现状

钢铁厂中的的富裕煤气主要是高炉煤气和转炉煤气，一般高炉煤气除供炼铁

热风炉、烧结机以及棒、线材轧钢车间加热炉使用外，会有大量富裕。而转炉煤

气部分由炼钢系统自用外，如无其他用户，也会有一定的富裕量。一般钢厂会通

过煤气放散塔对其进行放散，浪费了大量的煤气能源。低压蒸汽主要来自转炉、

电炉、加热炉汽化冷却及近几年兴起的烧结余热锅炉，这部分蒸汽除少量供公司

生产、生活等使用外，大部分常年处于放散状态，造成了能源和资源（水）浪费。 2煤气发电技术的应用

（1）煤气系统是整个设备的开始，煤气从这里开始输送、传运，经总管道的加压处理后传送到各个母管、分母管，到达锅炉的喷嘴，用于燃烧。该系统设有

很多功能性的阀门，用于各个步骤环节及安全防护。（2）抽气排风系统的作用

相当于送风机。液化天然气为锅炉点火供能，煤气的燃烧所需的风可以用此抽风

系统来提供，煤气经过预加热处理后被“吹”入锅炉内，燃烧后生成的烟气再经加热、冷却等专业装置后方可排入大气。（3）热力系统的设计比较复杂。此系统

的运作包括冷、热两种状态，通过设置旁路系统保证机器正常运转。锅炉产生的

蒸汽经过母管到达汽轮机做功，再从蒸汽管道出来进入汽轮机压缸做功。水分的

供给由水泵实现，分别经过高压供水母管和高压加热设备，最后接到锅炉节煤器

入口。凝结水的引入同样是经过水管最终进到锅炉。最后是疏水装置，在运作过

程中每个环节排出的水都由此疏水容器收集，可供循环利用。水在此过程中不断

被加热、凝结再冷却，达到重复利用的目的。（4）排污系统是比较关键的装置，本身煤气的利用就是为了减少排放，因此本环节也同等重要。排污主要靠排污扩

容期定期排放废弃废物。（5）厂房的配备是重中之重，首先保证房子是封闭式的，高度设置八米左右，内部空间宽敞，并且有很强的抗震性能；采用比较先进

的技术，充分利用场地，将每个环节的设备合理安置顺序，方便每一步的正常操

作和定期维修。

3发电机组方案及系统组成

3.1主机设备参数

3.1.19MW中压汽轮发电机组主机参数

（1）燃气锅炉参数：台数：1台锅炉额定出力：40t/h过热器出口压力：

3.82MPa过热器出口温度：450℃锅炉给水温度：104℃锅炉排烟温度：≤160℃锅

炉排污率：2%锅炉设计热效率：≥87%空气预热器进口温度：20℃空气预热器出

口温度：≤370℃负荷调节范围：30%～110%锅炉点火方式：转炉煤气设计燃料：50%高炉煤气+50%转炉煤气（2）汽轮机：台数：1台型号：N9-3.43型汽轮机额

定功率：9MW主汽门前蒸汽压力：3.43MPa（a）最高：3.62MPa（a）最低：

3.14MPa（a）主汽门前蒸汽温度：435℃最高：445℃最低：420℃额定进汽量：

40t/h额定排汽压力：0.005MPa（a）（3）发电机：台数：1台型号：QFW-9-2额定功率：9MW额定电压：10.5kV额定转速：3000r/min功率因数：0.8频率：

50Hz冷却方式：密闭循环空气系统励磁方式：无刷励磁

3.1.26MW饱和蒸汽补汽凝汽式汽轮发电机组主

机参数（1）汽轮机：台数：1台机组型式：饱和蒸汽补汽凝汽式额定进汽量：38t/h主汽门前蒸汽压力：0.8MPa（a）主汽门前蒸汽温度：171℃额定补汽量：

0~8t/h补汽速关阀前压力：0.4MPa（a）补汽温度：145℃额定排汽压力：

~0.007MPa（a）（2）发电机：台数：1台型号：QF2W-6-2额定功率：6MW额定电压：10.5kV额定转速：3000r/min功率因数：0.8频率：50Hz冷却方式：密闭

循环空气系统励磁方式：无刷励磁

3.2蒸汽系统

（1）9MW机组蒸汽系统9MW机组主蒸汽管道采用单元制管道系统，进入

9MW汽轮机的主蒸汽由新建的锅炉供给。（2）6MW机组蒸汽系统根据炼钢转

炉生产作业的特点，其汽化冷却产生的蒸汽流量及压力波动大，且为饱和蒸汽，

品位较低，直接用于发电无论对于汽轮机组本体安全性还是生产组织连续运行都

产生重要影响。为保证汽轮机用汽的连续性，在进入汽轮机前设有蓄热器。根据

蒸汽参数，进入蓄热器的蒸汽参数为~1.3MPa，蓄热器的出口蒸汽压力为0.8MPa。转炉汽化冷却产生蒸汽经蓄热器后调节阀送出，与烧结余热锅炉产生的蒸汽合并后，经过蒸汽滤洁器，作为主汽最后进入6MW蒸汽汽轮机中。烧结余热锅炉产

生的0.4MPa连续的低压饱和蒸汽经过蒸汽滤洁器，作为补汽进入6MW蒸汽汽轮机。

4饱和蒸汽发电技术难点及解决方案

饱和蒸汽发电系统的汽源不同于煤气发电系统中燃气锅炉产生的压力、流量

稳定的过热蒸汽，其蒸汽根据来源的不同，蒸汽品质相差较大。如炼钢转炉汽化

冷却系统只在吹炼期产生蒸汽，非吹炼期不产生蒸汽。其蒸气的压力、流量波动

非常大，且为饱和蒸汽，湿度大，直接用于发电将导致发电机功率波动大、汽轮

机易发生水蚀现象，不利于发电机组安全稳定的运行。因此，饱和蒸汽发电技术

的难点是如何保证饱和蒸汽的压力、流量稳定、干度等。饱和蒸汽压力的平稳及

蓄热器的选择根据转炉汽化冷却产生蒸汽的间断性和波动性，可以装设蓄热器来

克服这些问题。在转炉汽化冷却系统中，广泛采用的蓄热器是湿式变压式蓄热器。当转炉吹氧时，汽化冷却装置产生的多余蒸汽被引入蓄热器内，容器里的压力渐

渐升高，蒸汽在蓄热器内将水加热并凝结成水，使蓄热器里水的热焓值升高到与

引入蒸汽压力相对应的饱和水焓值，此时蓄热器中的水位也由于蒸汽的凝结而升高。在转炉非吹氧期或蒸发量较小的瞬间，当发电机组继续用汽时，蓄热器中的

压力就下降，此时蓄热器中水的热焓值比降压后相对应的饱和水焓值大，部份水

被蒸发以弥补产汽的不足，进而保证连续稳定的向发电机组供汽

结语

在实际的应用中，要结合钢铁厂本身的情况，选择适宜的发电技术，尽量将

资源全部用掉。钢铁厂在生产的过程中产生的“三废”可以得到充分的利用，是对

节约资源的最大尊重。变废为宝，回收利用富余的煤气和蒸汽已经逐渐成为一种