钢铁企业利用余热余压发电的效益分析

作者简介： 刘桂泉（ １９５３～） ， 男， 中国国际 商 会 三 明 商 会 副 会 长 、三 明 市 资 源 节 约 和 综 合 利 用 协 会 副 会 长 、澳 门 国 际 公 开 大 学 工商管理硕士。
２００５．ＮＯ．４． ３９
能源与环境
ＩＳ Ｓ Ｎ１６７２－ ９０６４ ＣＮ３５－ １２７２／ＴＫ
配套设施。 （ ２） 安装一套干式炉顶余压透平发电装置（简称
ＴＲＴ）。项目于 ２００５ 年 １ 月开工， ８ 月投入生产， 投资 ２５４０ 万元。利用 ４＃ 高炉炉顶煤气的压力进行差压发 电， 年设计发电能力为 ３．０５１５×１０７ｋＷ·ｈ。技术改造主 要项目有 ＴＲＴ 透平主机系统、高低压发配电系统、大 型 阀门系统、液 压 伺 服 控 制 系 统 、润 滑 油 系 统 、氮 气 密封系统、冷 却 水 系 统 、自 动 化 控 制 系 统 ， 以 及 主 控 楼， 厂房等配套设施。
０．１５３３ 元／ｋＷｈ， 正常运行达产后， 年直接经济效益达
１２６６ 万元。
通 过 盈 亏 平 衡 分 析 ， 平 衡 点 为 ２２．２％，就 是 说 生
产能力利用率达到 ２２．２％时就可保本， 说明此项目具
有很强的抗风险能力。
通过敏感性分析表明， 该项目具有很强的抗市
场风险能力。
３．２ ＴＲＴ 运行效果及社会效益评价
炉顶煤气具有的压力能及热能， 经透平膨胀作功， 驱 动发电机进行发电的装置。传统的生产工艺中， 高炉 炉顶的压力一般在 １８０ｋＰａ， 高炉煤气在通过除尘后 再经过减压阀组减压至 １０ｋＰａ 左右， 作为燃料使用。 由此， 压力能和热能被白白浪费在减压阀组上， 造成 大量的能源浪费和噪声污染。
ＴＲＴ 生产运行的特点是用 ＴＲＴ 装置替代减压阀 组， 减压阀组作为备用。不改变原高炉煤气的品质， 也不影响煤气用户的正常使用， 却回收了减压阀组 释放的压力能， 净化了煤气， 降低了噪声， 有效地控 制了高炉的操作条件。装置在运行过程中不产生污 染， 几乎没有能源消耗， 发电成本极低。
６０００ ３０５１．５×１０７ ３０５１．５×１０７
８５２０ １５
２６８９ ２６５１ １４９４ ４６７．８１ ０．１５３３ ２２３．２１ １５．４ ６．６ ６７３ ３３１ ２８．５６ ４．３７
平均值
平均值 平均值 含建设期 １ａ
冶炼操作更容易控制。 （ ３） 充分利用炉 顶余压， 平均 发电量为 ３６ｋＷｈ ／ｔ
高炉系统中安装 ＴＲＴ 装置， 既不改变高炉系统 的原有设备， 一旦 ＴＲＴ 侧发生故障， 能够立即转换到 原有的设备继续生产； 也不需要改变高炉系统的操 作方式， 更不会改变高炉煤气的性质。高炉操作人员 能够安全、方便地运行 ＴＲＴ。从这段时间运行的情况 来看， 其实际效果及社会效益主要体现在：
（ １） 年可减少排放 ＣＯ２ 量约 ２．１２ 万 ｔ。 （ ２） ＴＲＴ 装置运转后， 炉顶压力调节采用计算机 自动控制可调静叶调节， 使高炉炉顶压力更加稳定，
能源技术
２．２ 三钢 ４＃ 高炉现状
４＃ 高炉采用无料钟布料， 煤气净化采用脉冲布
袋干法除尘工艺。其主要技术参数如下：
炉容： １０５０ｍ３ ； 炉顶压力： ３０￣２００ｋＰａ； 热风温度：
１１５０℃； 平均煤气发 生量： １７．８×１０４ｍ３ ／ｈ； 炉 顶 煤 气 温
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度： １２０￣３００℃； 年工作日： ３５５ｄ。
能源技术
能源与环境
ＩＳ Ｓ Ｎ１６７２－ ９０６４ ＣＮ３５－ １２７２／ＴＫ
钢铁企业利用余热余压发电的效益分析
刘桂泉 （三钢集团公司 福建三明 ３６５０００）
摘要： 介绍福建三钢利用余能建设自备电站发电和利用高炉炉顶煤气余压采用 ＴＲ Ｔ 技术发电的情况。重
点分析了 ＴＲ Ｔ 发电技术在 ４＃ 高炉上的使用情况。
环境污染等特点。从项目财务指标测算来看。项目全
部 投 资 收 益 率 高 达 ２８．５６％， 全 部 投 资 回 收 期 仅 为
４．３７ａ（ 含建设期 １ａ） ， 详见主要技术经济指标表。
从目前的运行情况来看， 日发电量平均都在
９．８０ 万 ｋＷｈ 左右， 年实际发电量可达 ３４７９ 万 ｋＷｈ。
按 照 ０．５１ 元／ｋＷｈ 的 平 均 外 购 电 价 ， 扣 除 运 行 成 本
１
对效率的影响较小。
２
２．４ 发电机选型
３
型号： ＱＦ—６．０—２ 无刷励磁同步发电机
４
额定功率： ６０００ｋＷ
５
由于 ＴＲＴ 装置发电机运行工况的变化， 其
６
励磁调节装置能对发电机实现手动、自动的强
７
８
励磁及快速灭磁要求。同时在高炉工况变化范
９
围内， 能使发电机并网前按恒电压自动调节， 并
１０
网后按恒无功自动调节和恒功率因数自动调
三钢集团公司近年来把利用余热、余压发电作 为企业综合利用的重点工程来抓。除了利用干熄焦 工艺发电， 对于中小型焦炉因投资较大， 回收期较 长， 目前尚未实施外， 其它两种形式的发电， 都已建 成投产， 并取得了预期的效益和效果。
（ １） 兴建一座自备电站。电站 ２００４ 年底开工建 设， ２００５ 年 ３ 月底投产， 项目投资 ５７６９ 万元。利用富 余的煤气为燃料， 年发电能力为 ２．７×１０ｋＷｈ ／ａ。主要 装备是一台 ７５ｔ ／ｈ 高炉煤气和焦炉煤气混烧锅炉、二 台 １５ＭＷ 和一台 ６ＭＷ 纯 冷凝汽轮发 电 机 组 及 相 应
铁。 （ ４） 大大减少粉尘排放， 煤气含尘量降低至 ３ｍｇ ／
ｍ３ 以下， 并且降低煤气中机械水含量， 减少污染。 （ ５） 设 置 ＴＲＴ 装 置 后 ， 煤 气 不 再 由 减 压 阀 组 放
散， 环境噪声大大降低， 由原来的 １２３ 分贝降至 ８５ 分 贝以下。环境质量明显得到改善。
４ 结束语
１１
节， 励磁调节装置具备自身故障报警功能。
１２
３ ＴＲＴ 运行效益评价及分析
１３
１４
采用这套高炉煤气余压发电， 年设计净回
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收电量约在 ３０５１．５×１０７ｋＷｈ， 节能效益相当可
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观。同时改善环境， 减轻了环境污染， 社会效益
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非常显著。
３．１ 经济效益分析
本 工 程 具 有 投 资 少 、运 行 费 用 低 、效 率 高 、减 少
关键词： 钢铁企业 余能发电 ＴＲＴ 技术 效益分析
中图分类号： ＴＦ０８９∶ＴＭ６１７
文献标识码： Ｂ
文章编号： １６７２－ ９０６４（ ２００５） ０４－ ００３９－ ０２
１ 概述
钢铁行业是耗能大户， 其能源的利用率仅为 ３０％￣５０％。 生 产 过 程 中 不 仅 有 大 量 的 余 能 被 白 白 浪 费， 同时造成环境污染。随着钢铁节能技术的发展， 各种高效率的余能利用的技术越来越成熟。其中利 用钢铁生产过程中的余热、余压发电是许多钢铁企 业技术改造的重要内容。目前钢铁企业利用余能发 电主要有 ３ 种形式： 一是利用高温介质的显热，生产 蒸汽进行热力发电。如焦炭生产采取干熄焦工艺时， 通过氮气熄焦降温时所产生的高温氮气， 加热锅炉 转换成蒸汽进行发电； 二是利用富余的高炉煤气、焦 炉煤气和转炉煤气， 以燃料能的形式进行热力发电。 如钢铁企业建设自备电厂， 实行热电联产发电； 三是 利用生产过程中各种压差， 转换成电能的形式发电。 如利用高炉生产过程中的炉顶压力， 采用 ＴＲＴ 技术 进行发电。所有这些技术， 都在钢铁企业的生产过程 中被成熟地应用， 并取得了显著的经济效益和社会 效益。目前有少数钢铁联合企业， 充分利用余热、余 压发电， 基本做到了电力自给。
节能降耗是企业降本增效的关键， 环境保护是 企业持续发展的空间， 节能环保是钢铁企业走可持 续发展道路的重要基础。钢铁企业充分利用生产过 程中的余热 、余 压 发 展 电 力 ， 是 企 业 发 展 循 环 经 济 ， 走可持续发展道路的方 向，在节约能 源资源、减少 废 气排放、降低生产成本等方面将产生显著的经济效 益和社会效益。
表 １ 主要技术经济指标表
项目内容
指标
备注
ＴＲＴ发 电 机 容 量 ／ｋＷ 年 发 电 量 ／ｋＷｈ 年 上 网 电 量 ／ｋＷｈ 运 行 时 间 ／ｈ 职工定员／人 总投入资金／万元 静态投资／万元 年销售额／万元 年经营成本／万元 供 电 单 位 成 本 ／元 ／ｋＷｈ 年增值税／万元 年城乡维护建设税／万元 年教育费附加／万元 年纯利润／万元 年所得税／万元 全 部 投 资 收 益 率 ／％ 全 部 投 资 返 本 期 ／ａ
２．３ 透平机选型
型号： ＭＰＧ６ ／２．６２—１５０。
透 平 膨 胀 机 形 式 采 用 干 式 轴 流 、两 级 反 动 式 、第
一级静叶可调并可实现全面关闭、煤气透平膨
胀机。采用可调静叶机构最大的优势是静叶片
转动灵活， 调节性能好， 一级静叶可做到全关，
序
调节范围宽， 在负荷降低或提高偏离设计点时，
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项目的投产取得了显著的经济效益和社会效 益。尤其是 ＴＲＴ 技术发电项目， 是国家重点推广、鼓 励的建设项目。经过一段时间的生产实践， 取得了很 好的成效。
２ 三 钢 ４＃ 高 炉 炉 顶 煤 气 余 压 透 平 发 电 设 计 思路
２．１ ＴＲＴ 发电原理及生产运行特点 高炉炉顶煤气余压透平发电装置， 是利用高炉