重钢低温余热发电站建设及优化设计

摘要：文章结合重庆钢铁集团长寿新区低温余热发电站，介绍了低温余热发电的技术原理和特点，重点讨论了低温余热发电系统的组成、布置，分析了余热发电主要设备设计要点和现状、设计中的创新以及低温余热发电的发展趋势。

关键词：余热发电优化设计低温 电站建设

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

在工业生产中，能源耗费巨大，中低温余热资源丰富，但这些余热资源尤其低温余热资源不能直接利用而被排入大气，造成能源资源的巨大浪费，环境污染严重，给人们的生活健康带来了严重危害。工业行业不仅是耗能大户，同时也是最具有节能潜力的对象。

纯低温余热发电技术是指利用工业废弃的纯低温废气产生低品味蒸汽，推动低参数的汽轮机做功发电，它是当前节能和环保要求下的必然趋势和产物，它不仅能减少对环境的污染，而且还可以缓解自用电紧张的局面。

2 重钢低温余热发电站建设内容

为综合利用各钢铁生产工序中产生的余热资源，达到节能减排、降低企业生产成本的目的。重钢集团在环保搬迁工程中建设1座低温余热发电站。利用重钢长寿新区自产低压余热蒸汽3台80t/h转炉、1台棒材加热炉、1台线材加热炉、1台型钢加热炉所产余热蒸汽，设置蒸汽蓄热站，配置6MW饱和蒸汽汽轮发电机组。低温余热发电站配套公辅设施包括专用DCS集散控制系统，循环冷却水系统，6KV配电及变压器，直流系统、继电保护及自动装置、过电压保护与接地系统、厂用电系统、照明系统、发电机控制系统及配套土建、通讯、照明、环保、劳动安全与卫生、消防、通风等辅助系统。

2.1 低温电站主要设计参数

由于饱和蒸汽量受前期工艺生产的影响和制约，热源提供的热量会随着生产的波动而波动，整个系统热负荷是不稳定的，例如：3台转炉的平均冶炼周期是38分钟，蒸汽的产量将随着冶炼周期呈曲线变化，因此为保证汽轮机进汽流量的连续性和稳定性，本电站采用2台饱和蒸汽蓄热器（120m3/台，进汽压力：2.5MPa 出汽压力：1.27 MPa）为汽轮发电机组提供稳定热源，通过蓄热器后产生的可用来发电的饱和蒸汽为36.52 t/h。

2.2汽轮机选型及电站主要技术经济指标

汽轮发电机组作为低温余热发电项目的核心设备，在参数确定、设备选型方面，对低温电站能否可靠运行、参数能否达标方面起着决定性的作用。本电站经过仔细考察与细致的比较，选用杭州中能汽轮动力有限公司生产的N6-1.27型汽轮机，配套一台QF-W6-2型发电机。该汽轮机的独特设计有效避免了饱和蒸汽对叶片的水冲击。

汽轮机的主要设计特点：汽轮机通流部分每一级动、静叶片间采用较大的动静间隙并开有疏水槽沟，末三级隔板设置除湿疏水环形槽。保证在每级叶片中作功后凝结下来的水从汽缸内部流入冷凝器中，减少对下一级叶片造成冲刷或打击。末几级的整个叶片进汽边进行激光硬化处理，提高叶片的抗击打和冲刷能力。合理安排各级的叶高与动静间隙，使叶片在能够承受的带有一定湿度的蒸气冲刷下正常工作。

低温余热发电流程图如下：

图2-1低温余热发电站流程图

低温余热发电站主要技术经济指标如下：

表2-1重钢新区二期低温余热发电项目主要技术经济指标

3 低温余热电站的设计特点及技术创新

该低温余热发电站为重钢新区余热发电二期工程，设计中借鉴一期项目中的经验，在项目中改进、提高、优化了电站设计，提高了电站的运行效率：

为了保证来自蒸汽蓄能器的饱和蒸汽的品质，需要控制其蒸发表面的蒸发速率，将蒸汽蓄能器与汽机厂房贴近布置。

汽轮机进汽口前增设旋流式带蒸汽过滤网汽水分离器装置，在蒸汽进入汽轮机前就将凝结水排出，保证进入汽轮机的是该压力下的饱和蒸汽，蒸汽干度为99.5%减少蒸汽带水给汽轮机造成的水冲击现象，有效延长汽轮机的使用寿命。

在蒸汽蓄热器出口处增加不锈钢膨胀节，有效吸收管道受热膨胀对蒸汽蓄热器的推力，保证设备的安全运行。.

4 项目经济效益分析及评价

项目年上网售电量2160×104kwh/a，项目投产后，上网电价按0.5132元/kwh估算，年平均销售收入1094万元。项目资本金财务内部收益率：15.67%，项目可取得较好的经济效益。

5 新工质循环余热发电技术及展望

1984年AlexanderKalina提出用氨和水的混合液作流体工作介质的Kalina循环系统。此热循环系统是在锅炉及冷凝器中用不同成分(两种以上)的氨水混合液作流体工作介质，能比先前Rankine循环系统获得更高的热效率。因为氨水不在水或蒸汽系统这类等温热过程中，而在非等温热过程中蒸发或冷凝，所以氨水能减少锅炉及冷凝器这类系统热传导当中的能量损失而提高热效率。

1992年，美国EXERGY公司建造了世界上第一台采用Kalina循环的考核机组，机组容量为3MW。它采用混合比例可调的氨水混合物作为工质，在热力性质上有较大的改进。随着循环设备的不断完善和运行经验的不断成熟，Kalina循环在电站动力循环中将会得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]张向辉.纯低温余热发电系统的分析及其主蒸汽参数优化问题.能源技术,2008（4）

[2]尹刚.低温余热发电技术的特点和发展趋势探讨.东方电气评论，2011（3）

[3]丁力. KALINA循环及在电站中的应用,热能与动力工程，1998（11）

[4]何新平.Kalina循环与Rankine循环在水泥窑低温余热发电中的热力学对比分析，水泥技术，2010（3）.