梁 飛

(首鋼京唐鋼鐵聯合有限公司,河北唐山 063200)

1 前言

鋼鐵工業(yè)是能源消耗的大戶，我國鋼鐵工業(yè)的能耗約占全國總能耗的15%左右，鋼鐵企業(yè)生產過程中的能源效率僅為30%左右。能源使用效率的低下造成鋼鐵企業(yè)能源成本增加，產品競爭力下降。在國務院“鋼鐵行業(yè)振興規(guī)劃”中，明確提出了通過技術改造和科技創(chuàng)新，推動鋼鐵產業(yè)技術進步，調整品種結構，提升鋼材質量的要求，應當從提高鋼鐵產品的價值和降低能耗兩個方面入手提升產品競爭力。首鋼京唐鋼鐵有限責任公司作為新一代可循環(huán)鋼鐵流程的示范工廠，在2012 年初，被國家工信部、財政部、科技部正式批復為創(chuàng)建資源節(jié)約型環(huán)境友好型企業(yè)試點。

本文主要通過介紹首鋼京唐鋼鐵公司余熱蒸汽的回收利用與新產蒸汽的按質用能、梯級利用兩個方面情況，分析蒸汽的合理利用為公司節(jié)能降耗做出的重要的貢獻。

2 首鋼京唐余熱蒸汽回收利用

2.1 京唐公司可回收余熱資源十分豐富

鋼鐵企業(yè)中，可回收的余熱資源十分豐富，目前，京唐公司利用余熱產生蒸汽的主要技術有干熄焦技術、燒結礦環(huán)冷余熱發(fā)電技術、轉爐煤氣汽化冷卻系統(tǒng)和加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)等，。

其中一期建成年產干全焦420 萬t，配套建成目前最大型的2×130 t/h 干熄焦裝置，配備2×30 MW 發(fā)電機組。采用干熄焦可回收80%以上的紅焦顯熱，扣除本身消耗，每年可實現回收能源19.8 萬t標煤。采用高溫高壓自然循環(huán)的余熱鍋爐產生9.5 MPa、540 ℃高溫高壓蒸汽用來發(fā)電，設計年發(fā)電量4.4712 億kWh,并可通過發(fā)電機組抽汽系統(tǒng)向蒸汽管網輸送1.0 MPa，240℃蒸汽60～80 t/h。

燒結廠建設2 臺有效燒結面積550 m2的燒結機，每臺燒結機對應一套580 m2環(huán)冷機，采用環(huán)冷機廢氣余熱回收技術，充分利用燒結礦冷卻廢氣余熱。每套環(huán)冷機對應布置一套雙壓鍋爐，高壓鍋爐部分的參數：1.1 MPa，230 ℃，40 t/h；低壓鍋爐部分的參數0.3 MPa，143 ℃，12 t/h。蒸汽單產約54 kg/t 礦。高壓蒸汽部分送入蒸汽管網，低壓蒸汽用于燒結廠內部混料及冬季采暖使用。

煉鋼系統(tǒng)建設的2 座300 t 復吹脫磷轉爐,3 座300 t 復吹脫碳轉爐，每座轉爐均配置一套汽化冷卻裝置，回收轉爐煙氣中的熱量、降低爐氣溫度，由于轉爐煉鋼煙氣流量和溫度的周期性變化（如圖1），導致轉爐汽化冷卻系統(tǒng)回收的蒸汽量呈波動性和間歇性，在冶煉過程中瞬間最大產生可產生3.2 MPa，200 ℃的高壓蒸汽，為了解決余熱蒸汽這一問題，公司在蒸汽源和蒸汽管網之間設8 臺中壓蓄熱器，接受轉爐汽包供來的中壓蒸汽，蓄熱器供出蒸汽為兩路，一路經調壓后供外網，另一路供RH。設計回收蒸汽81 kg/t 鋼，實際已達94 kg/t 鋼。

圖1 煙氣流量和溫度的在冶煉周期內的變化曲線

2250 熱軋建四座步進梁式加熱爐，其中三座常規(guī)式加熱爐，一座蓄熱式加熱爐。加熱爐水平梁和立柱的冷卻方式均采用汽化冷卻。每座加熱爐可生產1.27 MPa 飽和蒸汽平均約為18.0 t/h，最大約為28.1 t/h；1580 熱軋建三座步進梁式加熱爐，預留一座。加熱爐水平梁和立柱的冷卻方式均采用汽化冷卻。每座加熱爐可生產1.27 MPa 飽和蒸汽平均約為15.5 t/h，最大約為26.5 t/h。

2.2 京唐公司余熱蒸汽的指標分析

京唐公司余熱蒸汽回收量占蒸汽總產生量的45%～50%，平均日回收量在1.1 萬t，除工藝自身使用外，可向蒸汽管網送出140 t/h 的S2 飽和蒸汽（0.78～1.0 MPa，240 ℃），用于冷軋、煉鐵、制氧、焦化化產等工藝需求.

3 京唐公司新產蒸汽的按質用能、梯級利用

3.1 京唐公司新產蒸汽設施

京唐公司新產蒸汽主要由2 臺35t 鍋爐，2 臺130 鍋爐以及2 臺30 MW 熱電機組抽汽組成，其中35 t 鍋爐及130 鍋爐均為純燃氣鍋爐，保持滿負荷生產，消耗公司生產過程中產生的高爐煤氣和焦爐煤氣，可作為S1 蒸汽（3.0 MPa，450 ℃）及S2 蒸汽兩種品質氣源；30 MW 機組作為后備S2 蒸汽汽源，動態(tài)保證管網壓力，并且在冬季可為換熱站提供S3蒸汽（0.3 MPa，220 ℃）作為氣源。

3.2 京唐公司蒸汽的梯級利用

京唐公司所產蒸汽主要利用方式如圖2，在京唐公司新產蒸汽中，只有很少一部分35 t 鍋爐所產蒸汽通過減溫減壓裝置外送，這主要是由于35 t 鍋爐S1 蒸汽供煉鋼RH 間歇使用，為保證鍋爐安全，減溫減壓裝置必須投運，所以在RH 煉鋼空閑期間蒸汽送入S2 蒸汽管網。

圖2 新產蒸汽的梯級利用

在新產蒸汽中，最能體現遵循能量梯級利用的原則是海水淡化前置汽輪發(fā)電機組系統(tǒng),見圖3。

該系統(tǒng)進汽全部由130 鍋爐所產S1 蒸汽全部用于2 臺25 MW 機組發(fā)電，利用發(fā)電的乏汽作為海水淡化系統(tǒng)熱源產生除鹽水，系統(tǒng)熱量利用率高達82.23%，是世界首列低溫多效海水淡化工廠，開創(chuàng)了循環(huán)經濟又一典范。

圖3 海水淡化前置發(fā)電機組流程圖

3.3 冬季與夏季蒸汽供需不平衡問題

京唐公司共有6 座換熱站提冬季采暖暖，其蒸氣需求量與夏季相比至少多出100 t/h，同時，由于氣溫的降低，各工序用汽量開始增加，而管網冬季損失率也較夏季略高，這就造成了冬季與夏季蒸汽供需的巨大差異。

京唐公司為解決這一問題，在冬季使用30 WM熱電機組抽S3 蒸汽來解決采暖所需氣源。這是由于換熱站內主要工藝為汽水換熱，所以只需要蒸汽溫度達標，對壓力要求較低。而熱電S2 蒸汽與S3 蒸汽抽汽溫度相差20 ℃，運行壓力卻相差0.5M Pa，在實際使用過程中，換熱站使用S3 蒸汽消耗量比S2蒸汽消耗量每小時多10～15 t，但使用壓力S2 蒸汽是S3 蒸汽的2 倍，這樣如果使用S3 蒸汽作為汽源更符合蒸汽的梯級利用，減少能量損失。當采暖期過去后，只需熱電機組停止S3 蒸汽抽汽即可，無需對整個公司的能源生產運行進行任何調整。

4 結語

京唐公司作為新一代可循環(huán)鋼鐵流程的示范工廠，本文所體現的只不過是蒸汽這單一能源介質按“質”與“量”合理利用的一個方面，但僅僅蒸汽的合理利用，一天就能為公司節(jié)省出上萬元的成本，這恰恰說明能源在鋼鐵行業(yè)中舉足輕重的成本分量。目前京唐公司正在進行燒結余熱配套發(fā)電機組的項目準備工作，將進一步提高蒸汽的使用率，同時沖渣水余熱回收、礦渣熱量回收等多項研究也在積極進行，首鋼京唐公司蒸汽按質用能、梯級利用的效果也會更加全面展現出來。

[1]丁毅.余熱高效利用及煤氣發(fā)電經濟性研究[C].第7 屆中國鋼鐵年會特邀報告集(2009.11):234～242

[2]李冬慶,張華,米靜等.轉爐飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)及其參數選擇[J].熱力發(fā)電.Vol.37,No.11.(2008)5～9

[3]田望遠,盧宏.轉爐蒸汽供RH 真空精煉爐使用可行性分析[J].山東冶金.Vol.30,No.2(2008.4).

[4]王茜.冶金企業(yè)開展蒸汽系統(tǒng)節(jié)能大有可為[J].冶金能源.Vol.19,No.3(2000.5):3～6

[5]張立宏,蔡九菊.鋼鐵企業(yè)蒸汽系統(tǒng)的現狀分析及改進措施[J].冶金能源.Vol.25 No.5.(2006.9):7～10