低压放散蒸汽回收发电技术

总 第 183 期
开度（夏季 60%），正常生产周期内产耗汽平衡实际
情况，夏季最大平均放散量为 19 t/h。
由此确定配置 150 m3 蓄热器，最大每小时消耗
系统放散量为机组最大消耗 25 t/h 加上蓄热器充装
量 8.1 t，每小时最大吸收系统蒸汽量可达到近 35
t，达到系统零放散。
4.3 低压蒸汽发电工艺
蒸汽型 膨胀螺杆机
发电机
并至企业内部电网 凝结水
工质循环泵
有机工质型 膨胀螺杆机
发电机
冷却器（空冷器）
并至企业内部电网
散热 图 6 机组运行流程示意图
其中，通过设备体积及发电能力等综合计算，确 定蒸汽动力机进口压力为 0.5 MPa，蓄热器出口压 力高负荷时为 0.55 MPa，低负荷时为 0.35 MPa（考 虑到部分压力损失）。该套系统蓄热器充热、放热均 为饱和蒸汽，在运行过程中，由于蒸发焓差异，充热 量大于放热量，不需要补充水，只需要在刚开始运行 时补充软化水量，补水管道与凝结水管道共用，只是 在化水站及蓄热器处理用联通管进行调节方向。蒸 汽凝结水回用做功后冷凝成水，凝结水温度约 65~70 ℃，通过增压泵提升至化水站补水。
蒸汽管网设置放散点，根据管道压力进行自动 调节。管道压力设定值为 1.2 MPa，当管道压力超过
大开度为 100%，最大开度时瞬时流量为 32 t/h。并 根据统计平均开度 60%，平均放散流量为 19 t/h。
设定值，气动阀打开进行泄压，当管道压力低于设定
值，气动阀关闭。即维持总管压力为 1.2 MPa 目标，
而变化，具有一定的波动性。由于蒸汽是间歇性放散 为不连续，若不对波动进行平衡，则会导致一定时间 内没有汽量供应给螺杆机。当螺杆机没有汽量还在
充热压力（蒸汽）P1/kgf·cm-2 图 5 单位蓄热量（蒸汽）曲线图
蓄热器容积 V 计算：
运转时，会造成很大的机械损伤及从电网摄取电量， 造成能耗损失和机械损伤。同时不采取措施进行平 衡，导致管网压力直接加载到发电机组上，压力波动 范围非常大，对机组造成冲击性损伤。因此，需要通 过增设蓄热器平衡蒸汽波动范围，通过充填摄取管
由此可以确定，波动蒸汽的上网富余放散蒸汽
作为饱和低压蒸汽通过蓄热器进行存储、调整，稳定
释放饱和蒸汽（最大可以实现 33.1 t/h）膨胀螺杆机
进行第一步发电，做功形成热态水后进入工质机再
次发电，产生电力通过低压上网回路实现就地利用。
具体设备工艺见图 6。
饱和蒸汽汽源
蓄热器
蒸汽：0 MPa（g） 预热 / 蒸发器
DAI Haibo
(Baosteel Stainless Steel Co., Ltd., Shanghai 200431, China)
【Abstract】 The operation state of low pressure saturated steam pipeline networks of steel enterprises was investigated and the pattern of intermittent exhausting of low-pressure low-temperature saturated steam was analyzed. Through effective recovery of the exhaust steam and adopting of the power generation technology of screw expander, a project plan for recycling and utilization of low pressure saturated steam was drawn up.
为此，宝钢不锈钢公司低压蒸汽管网和其他钢 铁公司一样也存在着产汽、耗汽平衡问题，当产汽量 小于耗汽量时，通过燃气锅炉补充低压，保证用户稳 定使用。当产汽量大于耗汽量时，推动低压管网压力
冶金动力
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图 1 蒸汽平衡图
升高，压力升高，一方面不利于低压蒸汽管网的安 出口压力为零，无法外排）。

或 通 过 图 表 查 询 单 位 蓄 能 量 g0， 见 图 5（1 kgf/cm2=0.98 MPa）。
回收蒸汽潜热，最终使蒸汽转变为凝结水回收利用。
根据系统最大瞬时放散量（32 t/h）及后续蓄热
器最大充装量，选择机组最大平均消耗汽量为不小
于 25 t/h。同时，根据不同季节蒸汽放散量，采取多
供应各蒸汽使用区域使用，但管道压力随着供汽量
与耗汽量之间平衡关系，管道总管压力在 0.75~1.2
MPa 之间波动。
低压蒸汽管网 设定值 1.2 MPa
放空点调节 管网压力
双减阀调节供应 耗汽设备压力
压力降 驻h
耗汽 1 线
耗气 n 线
图 2 低压蒸汽网络示意图
低压蒸汽管网压力波动通过放散阀放散，放散
全，同时也会影响到热轧等余热所产生蒸汽的正常 3.1 蒸汽放散阀开、关周期
并网，因此，当压力达到 1.2 MPa 时，通过 M11 放散
根据运行数据记录情况，在正常情况下，放散阀
点集中进行放散，以便维持低压管网正常压力。
开、关总体呈现一定的周期性变化，但关闭放散阀时
3 低压蒸汽放散情况
间随着不同时间段而不同。根据实际调查，放散阀最
网。
由此，单位蓄能量 g0 计算：
g0=
h1
h1 ′-h2 ″+h2 ″
２
′ -h2
′
×籽1
′
式中，h′代表饱和水比焓，h″代表饱和蒸汽比焓。
蓄热器容积 /m3 80 100 120 130 150
不同出口压力对应蓄热能力 /t 蒸汽
0.55 MPa
0.35 MPa
4.3
6.1
5.5
7.7
6.5
9.2
膨胀螺杆动力机拖动发电机采用 6 kV 高压异 步发电机形式，动力机部分设开关柜（并网、脱网自 动控制）、控制柜，具备过载、逆功率、速断、转速保护 功能。发出电并入 750 高炉 1# 高配变电所备用配电 柜处。
自耗电采取 380 V 电压等级，供开机时辅助设 备启动用。
发电系统：发电机采用异步发电机，分别配套一 组直接膨胀动力机、二套 ORC 机组，出线端共同反 馈至750 高炉 1# 高配变电所备用配电柜处母线。
蓄热器
补 1#
补 2#
化水站取水
凝结水
凝 1#
凝 2#
化水站水池
图 7 蓄热器补水、凝结水回水示意图
同时，正常运行时，开启放散阀，系统始终利用 放散蒸汽，放散蒸汽不通过消音器，而是给蓄热器或 部分直接给发电机组，经蒸汽通过阀门调节恒定压 力至 0.5 MPa 给发电机组，并根据不同工况下平均 蒸汽量，确定发电机组运行模式及负荷。
台机组组合运行模式，系统配置蒸汽型膨胀螺杆机
2 套、有机工质型膨胀螺杆机 3 套，以适应不同蒸汽
量运行组合模式。运行模式从 0.8 t/h 可以启动运
行，最大消耗量达约 35 t/h，在此范围内不同工况条
件下，进行合理匹配和组合，确保都能够正常稳定、
高效发电。
4.2 放散蒸汽稳定输出量确定
因该系统蒸汽放散量及放散周期随着生产变化
2 低压蒸汽运行平衡状况
宝钢不锈钢有限公司厂区内目前低压蒸汽管网 运行在 0.8~1.2 MPa，主要产生汽源有 45 t 和 75 t 燃气锅炉各一套、烧结余热锅炉、炼钢余热（OG 锅 炉、AOD 锅炉等）和热轧余热（加热炉锅炉）等，用户 点包括：高炉炉前、冷轧酸洗、薄板厂、生活后勤等不 同区域使用。低压蒸汽管网和其他钢铁公司一样也 存在着产汽、耗汽平衡问题，当产汽量大于耗汽量 时，使低压管网压力升高，压力升高一方面不利于低 压蒸汽管网的安全，同时也会影响到轧钢等工段所 产生蒸汽的并网，因此，当压力达到 1.2 MPa 时，通
V
=
Gx g0 浊鬃
按照蓄热器不同放热压力计算，蓄热器不同容
积对应蓄热能力（t）见表 1。
表 1 蓄热器放热压力及容积对应蓄热能力表
网多余蒸汽量，通过放热提供平稳的蒸汽参数给发
电机组使用。
该蓄热器蒸汽压力取低压蒸汽管网当前设定压
力 P1 为 1.2 MPa（对应饱和温度 t1=191.64 ℃，比焓 h1″=2787.68 kJ/kg），蓄热器进气压力不会超过 P1， 因为超过此压力，炼钢、热轧等所产蒸汽部分并不了
7.1
10
8.1
11.5
故，选用 150 m3 蓄热器，在没有外界热源充填 情况下，机组高负荷工况下可以连续运行 25 min， 40%低负荷工况下可以连续运行 88 min。结合配置 放散阀最大流通量（32 t/h）、放散周期内放散阀平均
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过 M11 放散点集中进行放散，以便维持低压管网正 常压力。
这其中，炼钢余热产汽量随着冶炼周期变化和 使用峰谷波动较大，导致生产过程中产耗汽出现不 平衡现象，该系统已设置 7 台 150 m3 蓄热器对炼钢 冶炼产生的蒸汽进行调节，调节平衡压力后 3.0 MPa 部分向 RH、VOD 精炼炉供汽，未使用高压蒸汽 减压后上低压蒸汽管网。由于压力较高，同时峰谷交 替较为频繁，对低压蒸汽管网冲击尤为显著。
750 高炉 1#高配变电所 6 kV 母线 750 高炉 1#高配变电所 380 V 母线
当蒸汽量波动比较大，蓄热器无法蓄能全部蒸 汽时，会使蓄热器压力上升，至蓄热器设定安全压力 1.22 MPa 时，通过蓄热器放散阀进行泄压，放散蒸 汽通过消音器放散。