关于转炉饱和蒸汽发电系统及其参数选择的研究

关于转炉饱和蒸汽发电系统及其参数选择的研究

张宏涛

（河北旭阳焦化有限公司073000）

摘要：冶金企业的产品生产会产生较多的低参数饱和蒸汽，可以通过发电系统实现蒸汽的再利用，节约能源的同时，实现清洁生产。基于此，本文将转炉饱和蒸汽发电系统作为研究对象，从系统运行流程及参数选择两方面入手，为冶金企业合理应用低参数饱和蒸汽提供参考。

关键词：转炉；蒸汽发电；汽轮机

前言：为了响应国家节能减排的号召，冶金企业需要提高对生产蒸汽的重视，利用蒸汽的余热发电，实现冶金企业的资源最大化利用，有助于冶金企业的可持续发展。在实际的蒸汽余热发电中，技术人员应用的转炉饱和蒸汽发电系统及参数选择，会对蒸汽利用效率产生直接的影响，需要受到冶金企业的关注。

1.转炉饱和蒸汽发电系统分析

转炉饱和蒸汽发电系统主要包括转炉、汽轮机和控制系统这三部分。转炉和汽轮机被称作热力系统，其运行流程如下：转炉锅炉产生的饱和蒸汽会存储于汽包内，通过蒸汽管道输送到分汽缸中进行稳流处理，再通过主蒸汽管道运输到汽水分离器中，去除饱和蒸汽中的冷凝水，使饱和蒸汽的干度达到发电的标准要求；然后将饱和蒸汽运输到汽轮机中进行做功，结束后的饱和蒸汽被传输到冷凝器中冷凝为水，冷凝水经过除氧器处理后进行循环使用。其中，一部分冷凝水用来调节蒸汽蓄热器的液位；一部分冷凝水传输到汽包中。

在转炉饱和蒸汽发电系统中，热力系统的运行需要控制系统进行智能控制，实现自动化发电。一般来说，冶金企业通过采用PLC控制系统作为蒸汽发电系统的控制模块，该模块主要包括电气控制柜、调节阀以及相关仪表等器件，可以实现转炉饱和蒸汽发电系统的全面实时控制。其中，调节阀主要负责控制热力系统中的进汽量，可以实现蒸汽发电效率的自动控制。与此同时，PLC控制系统支持报警功能，在转炉饱和蒸汽发电系统出现异常运行状况时，PLC系统会进行报警提示，值班室的工作人员可以立即去到生产现场检查设备，保障蒸汽发电的有序开展，在保障蒸汽发电质量的同时，提升蒸汽发电的安全性[1]。

2.转炉饱和蒸汽发电系统参数选择

根据转炉饱和蒸汽发电系统的组成，冶金企业的技术人员需要合理选择各系统的参数，确保转炉饱和蒸汽发电系统可以稳定运行，使其蒸汽发电效率和生产产生蒸汽效率相符，真正实现冶金企业能源的最大化利用。由于控制系统的参数与冶金企业的生产状况联系不大，所以本文主要对转炉和汽轮机的相关参数进行分析。

2.1转炉的参数选择

第一，主蒸汽参数的选择，在进行发电系统的设计时，主蒸汽参数需要冶金企业开展实时监测工作，结合转炉一个生产周期的产气量，明确其安全系数，其数值可以看做是主蒸汽参数。

第二，蓄热器容积的选择，在冶金企业的生产中，存在产气高峰期和产气低谷期，转炉饱和蒸汽发电系统需要将高峰期的产气进行存储，将低谷期的产气进行补充，保障发电系统的稳定生产。在上述生产要求下，发电系统需要选择合适的蒸汽蓄热器，按照V=确定最佳的蒸汽蓄热器容积。其中，G是指蒸汽蓄热器的蓄热量；g0是指水比蓄热量。

第三，蒸汽管道的选择，在实际的发电系统运行中，锅炉中提供的蒸汽为饱和蒸汽，很容易在运输过程中出现冷凝水，提升蒸汽中的含水量。为了保障饱和蒸汽的质量，提升电力生产的效率，冶金企业需要合理设置蒸汽管道的参数，根据冶金企业蒸汽的产量和生产效率，选择相应管径的蒸汽管道，并有效衔接相邻管道，避免蒸汽管道出现泄漏等问题，提升蒸汽发电的产量。

2.2汽轮机的参数选择

在汽轮机生产运行的过程中，存在多种损失问题，如蒸汽流动中产生的热力损失、蒸汽膨胀中产生的电机损失或者蒸汽循环中的冷源损失，上述损失将会降低蒸汽的理想焓降，影响蒸汽发电效率。因此，冶金企业在进行转炉饱和蒸汽发电系统的设计时，需要合理设置汽轮机的参数，对汽轮机的实际焓降进行评价，确保蒸汽的实际焓降接近理想焓降，提升蒸汽发电效率。

第一，汽轮机的相对内效率，该参数是指汽轮机中的有效焓降和理想焓降间的比值，可以体现出蒸汽和电能间的转换效率，即：转炉饱和蒸汽发电系统的生产效率，更是汽轮机设计水平的主要评价参数，其计算公式如下：

其中，q0是指生产中汽轮机的蒸汽进气流量。

在实际的转炉饱和蒸汽发电系统设计过程中，冶金企业首先要明确系统的最佳工况，再明确额定近期参数P0，从而明确汽轮机的相关参数，以此确定整个系统的装机容量，完成转炉饱和蒸汽发电系统的设计及应用[2]。

结论：综上所述，转炉饱和蒸汽发电系统涵盖转炉、汽轮机和控制系统三个模块，电力系统和热力系统的参数选择与发电生产效率联系密切。通过本文的分析可知，冶金企业需要合理设置主蒸汽参数、蒸汽蓄热器的容积、蒸汽管道的直径等参数，并根据自身的实际蒸汽产量及生产效率，进行汽轮机的参数评价，以此设置汽轮机的装机容量，从而提升发电系统的生产效率。

参考文献：

[1]孟海泳，黄充.饱和蒸汽发电技术在钢铁企业的应用[J].中国水运（下半月），2018，18（05）：102+112.

[2]李秀福，张芳玮，徐敬.转炉余热锅炉饱和蒸汽发电应用探讨[J].中国战略新兴产业，2018（16）：201.