轉(zhuǎn)爐蒸汽的兩種用及其經(jīng)濟效益分析

國家環(huán)境保護生態(tài)工業(yè)重點實驗室StateEnvironmentProtectionKeyLaboratoryofEco-industry轉(zhuǎn)爐蒸汽的用途轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生大量的高溫煙氣，采用煙道汽化冷卻或余熱鍋爐對這些煙氣進行冷卻，能回收大量的蒸汽，從而可達到節(jié)約能源，降低能耗的目的。但是轉(zhuǎn)爐由于只有吹煉時才能產(chǎn)生煙氣再通過汽化冷卻煙道回收蒸汽，所以有著間歇性和蒸汽壓力波動比較大的特點。目前，轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽主要有兩種用途：一是轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽用作真空爐氣源；二是轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽發(fā)電。鑒于轉(zhuǎn)爐蒸汽自身的特點，無論轉(zhuǎn)爐蒸汽用于哪一方面，都需要蓄熱器和調(diào)壓閥對其進行調(diào)節(jié)，使其能夠提供流量、壓力、溫度恒定的氣源。轉(zhuǎn)爐蒸汽用于真空精煉的可行性分析真空精煉對余熱蒸汽的要求抽真空期間的蒸汽流量必須保證；抽真空期間的蒸汽壓力必須保證；抽真空所用蒸汽必須是過熱干蒸汽。需要解決的問題（轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生蒸汽的間斷性與真空精煉所需蒸汽的間斷性之間的協(xié)調(diào)）一是蓄熱調(diào)節(jié)；二是蒸汽微過熱；三是安全性問題。要求在總體蒸汽平衡的基礎(chǔ)上，要將轉(zhuǎn)爐不連續(xù)、不穩(wěn)定的飽和蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)榱髁俊毫?、微過熱溫度穩(wěn)定的汽源。解決問題的措施

主要流程是轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)蒸汽由汽包送入蓄熱器充熱，蓄熱器供出的飽和蒸汽經(jīng)調(diào)節(jié)閥組后，以穩(wěn)定的壓力和流量進人蒸汽濾潔器除水除垢后，再進人低阻損氣—汽換熱器中熱交換升溫，達到設(shè)定過熱溫度后供給真空精煉裝置。富余蒸汽通過送低壓蒸汽管網(wǎng)調(diào)節(jié)閥定流量或定壓力向低壓蒸汽管網(wǎng)供應(yīng)蒸汽，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)蒸汽一機兩用。轉(zhuǎn)爐蒸汽利用流程示意圖轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽發(fā)電飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)可分為蒸汽制取系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)、汽輪機發(fā)電系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等。轉(zhuǎn)爐在吹煉期內(nèi)產(chǎn)生的大量高溫煙氣溫度在1400℃以上，煙氣進入汽化冷卻煙道用于制取飽和蒸汽飽和蒸汽自汽包流出，一部分進入蓄熱器內(nèi)，通過內(nèi)部充熱裝置噴入熱水中，由于蒸汽溫度高于水溫，蒸汽迅速冷凝、放熱，使蓄熱器內(nèi)部水升溫。另一部分蒸汽經(jīng)調(diào)壓閥減壓至一定壓力送入汽輪機。轉(zhuǎn)爐在非吹煉期內(nèi)，蒸汽制取系統(tǒng)不產(chǎn)生蒸汽，調(diào)壓閥前蒸汽壓力不斷下降，此時蓄熱器內(nèi)的飽和水成為過熱水后沸騰，產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽經(jīng)調(diào)壓閥減壓至同樣壓力送入汽輪機。蒸汽在汽輪機內(nèi)膨脹作功，最終在冷凝器內(nèi)凝結(jié)為水，冷凝水泵將冷凝水從冷凝器內(nèi)抽出，送至除氧器，除氧后由給水泵送至蒸汽制取系統(tǒng)，進行再循環(huán)。為了防止水進入汽輪機，汽輪機入口前的蒸汽管道上設(shè)置汽水分離器。利用方式的比較能源利用率的比較

從蒸汽的利用率上講，蒸汽用于真空爐汽源（下面簡稱方式1）受生產(chǎn)的鋼種要求的而定，就現(xiàn)在鋼鐵企業(yè)現(xiàn)狀來講，大部分鋼廠只有很少一部分的鋼種需要真空精煉，所以真空爐無法“消化”轉(zhuǎn)爐汽化冷卻所回收的全部飽和蒸汽（設(shè)方式1利用蒸汽的量占轉(zhuǎn)爐汽化冷卻所回收的量的比例為a）但是轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽發(fā)電（下面簡稱方式2），卻可以最大限度地利用轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽（設(shè)方式2所利用的蒸汽量占轉(zhuǎn)爐汽化冷卻所回收量的比例為b），蒸汽的量來確定機組的大小。并以轉(zhuǎn)爐所回收的全部飽和蒸汽的量來確定機組的大小。就現(xiàn)在國內(nèi)鋼廠現(xiàn)狀而言，b＞a，由于無法直接用于生產(chǎn)的飽和蒸汽大部分用于生活，從而造成的能源的降級使用或是大量放散，造成了2次能源的浪費，所以在短期內(nèi)方式2的能源利用效率要高于方式1；但是不排除在將來隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，越來越多的鋼種需要真空精煉，從而能實現(xiàn)b=a，甚至轉(zhuǎn)爐汽化冷卻所回收的飽和蒸汽量無法滿足真空精煉的需求，反而需要快速鍋爐作為備用汽源的情況。經(jīng)濟效益的比較從經(jīng)濟效益上講，對2種方式的影響因素就較多了，我們設(shè)方式1的經(jīng)濟效益為A，設(shè)方式2的經(jīng)濟效益為B，C=A－B，當C＞0時，方式1優(yōu)于方式2；當C＜0時，方式2優(yōu)于方式1；當C=0時，理論上2種方式經(jīng)濟效益一樣，從而選擇一次投資較少的方式。方式1的經(jīng)濟效益：A=[(M－N)×HA×qA]×YAPAA—方式1的經(jīng)濟效益，元；M—快速鍋爐每產(chǎn)一噸蒸汽需要燃料費用，元/t；N—燃氣式蒸汽過熱裝置每產(chǎn)一噸蒸汽需要的燃料費用，元/t；HA—RH爐用蒸汽的年有效時間，h；qA—RH使用蒸汽時的平均流量，t/h；YA—方式1的運行年數(shù)；PA—方式1的一次投資費用，元。方式2的經(jīng)濟效益：B=G×HB×Z×YB－PB，其中PB=G×L，L=F1（G），G=F2（qB）；B—方式2的經(jīng)濟效益，元；G—發(fā)電機組功率，kW；HB—年發(fā)電時間，h；Z—電價，元/kW·h；PB—方式2的一次投資費用，元；L—每千瓦時的投資費用，元/kW；YB—方式2的運行年數(shù)qB—用于發(fā)電的蒸汽的平均流量，t/h?？捎糜诎l(fā)電的蒸汽的平均流量qB決定了發(fā)電機組G的選擇，而G又決定了每千瓦的投資費用L，G越小，L越大。在這2種方式的經(jīng)濟效益計算中，由于轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽大部分放散和供生活用，所以忽略除方式1和方式2兩種利用方式以外的經(jīng)濟效益。所以，C=A－B={[(M－N)×HA×qA]×YA－PA﹜-(G×HB×Z×YB－G×L）對兩種方案的經(jīng)濟效益公式進行完善QA——用于抽真空的蒸汽的產(chǎn)生量；QB——用于發(fā)電的蒸汽產(chǎn)生量；α——一噸蒸汽的發(fā)電量上述計算公式過于簡單，還有許多細節(jié)未曾考慮，如蒸汽抽真空或者發(fā)電后，被冷凝回收后的的冷卻水節(jié)約的費用,設(shè)備折舊費用等。今后工作的重點是全面考慮各種成本的費用和產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，將計算公式精確化。最終目的從國內(nèi)目前的的生產(chǎn)狀況來看，轉(zhuǎn)爐蒸汽或者用來抽真空，其余的用于生活用，或者全部用來發(fā)電，真正將兩者結(jié)合起來的情況很少，能否找到一種方式，在轉(zhuǎn)爐精煉的產(chǎn)量