李丽（首钢水钢集团有限责任公司动力厂）
摘要：针对水钢低压余热蒸汽的现状，分析低压余热蒸汽发电的必要性、可行性，简述低压蒸汽发电技术和能量利用效果，论证开发利用低压蒸汽发电在技术上可行、经济上合理，经济效益和社会效益明显。
关键词：低压余热蒸汽发电
中图分类号：TF54文献标识码：A
0引言
水钢高温冶金炉后的余热烟道或其它冷却件的汽化冷却等装置，都会产生大量的蒸汽。其用途很少，一般多用于采暖、洗浴等。大多数采用对空排放，这不仅造成环境污染，而且造成较大的能源浪费。
1水钢低压蒸汽现状
水钢炼钢原转炉汽化冷却烟道产生的大于0.5Mpa蒸汽约25t／h；新建二炼钢转炉投产后，将超过80t／h。目前，除少量用于取暖、洗澡用汽之外，大多数被放散（表1）。在浪费大量宝贵的水资源的同时，还浪费了已经回收的烟汽余热资源。
2低压余热蒸汽发电的必要性
发展循环经济是我国建设节约型社会国策之一，更是企业实施低成本战略，增强竞争力的重要途径。结合企业现状，推广、采用先进成熟的新技术、新设备、新工艺，科学合理地实施能源分级利用，竭力回收利用生产过程中产生的各种余压、余热资源，实现能源利用效益最大化，是企业发展循环经济的重要内容之一。
近年来随着国民经济的飞速发展，国家电力出现了极度紧张的局面，且在短时期内不能缓解。为保证企业生产的正常、安全运行，国内同行纷纷提高自发电在企业用电负荷中所占的比例。目前，水钢自发电量仅为用电负荷的22％左右，远低于同行一般水平，并且“工矿企业错峰用电”措施给水钢正常生产已带来了显而易见的影响。
充分回收转炉烟汽余热，利用其产生的低压蒸汽发电，提高水钢自发电量，减少外购电成本是十分必要的。
3低压余热蒸汽发电的可行性
3.1低压蒸汽再利用的途径
3.1.1用于水泵原动机利用汽轮发电机工作原理，根据所提供的低压蒸汽参数条件，设计小型单级汽轮机，用作水泵的原动机。目前该技术发展已经成熟，正在被拥有低压蒸汽资源的冶金、化工、水泥等企业迅速采用。但应确保水泵的稳定运行，低压蒸汽必须具备两个基本条件：一是连续汽源稳定，二是必须是过热蒸汽。
3.1.2用于制冷采用蒸汽制冷也是成熟技术，其原理是以蒸汽为动力，空汽为辅助介质，利用喷射原理使蒸汽发生焓降，实现水体水温下降。生产实际中确有将水温降至零度的实例。但大多因设备可靠性、换热面积大、汽源稳定性受限而不能稳定顺行，并且还存在喷射器噪音带来的环保问题。因此，能否适应还应到实践中去探索。
3.1.3发电国内低压蒸汽发电技术起步于西藏洋八井地热电站设计与建设，目前国内有多个厂家具备了相关设备的设计制造生产能力，如杭州汽轮机厂、南京汽轮机厂、青岛汽轮机厂等。浙大威尔科技有限公司为抚顺钢铁公司设计制造的N4.2-0.5型低压汽轮发电机组，其主要设计参数为：蒸汽量：36～50t/h，压力：0.49Mpa（饱和蒸汽）。
3.1.4主体设备选型
3.1.5低压蒸汽发电机在水钢分片区设置①钢轧片区目前新老炼钢附产低压蒸汽约可支持建设功率为4MW的发电机组，考虑发展及轧钢低压蒸汽汇集，上一台6MW低压蒸汽发电机组，总投资约3500万元。②铁片区相对集中地建设小汽轮机组（动力、水电、炼铁泵站或其它电动机相对集中之处），取代现用电动机。
烧结低压蒸汽及动力3#背压机组能力发挥后的多产的低压蒸汽可支持上总功率达3MW的小汽轮机组群，加上动力3#背压机组可多发电约2MW功率。如此铁片区低压蒸汽综合利用可取得约5MW的节电收益同时可取得回收烧结低压蒸汽做功后产生的冷凝水效益（小时回收15～20t，7～8元/t）。300～500KW功率的小汽轮机组投资约75万元/台。按投资10台计算并考虑附属及冷却系统等，投资可控制在1000万元以内。
3.1.6平均发电能力当蒸汽量为45t/h、压力0.49Mpa时，平均发电量为4.5MW。实际运行中，蒸汽压力、流量可大范围变化，而不影响机组运行，虽然发电量变化，但仍在并网供电。
3.2低压蒸汽发电工艺及特点在钢铁、化工、炼油、造纸等企业的生产过程中，会产生大量低压饱和蒸汽，这些蒸汽由于热能品位太低，多未很好利用，不仅造成了热能、生产用水的浪费，生产成本增加，而且还污染了环境。低压汽轮机就是为利用这些低品位热能而专门研发的特种汽轮机。
低压饱和蒸汽由于具有压力低、温度低、焓值低、湿度大等特点，低压汽轮机的热力系统、本体结构设计与常规汽轮机不同，其汽水分离、叶片防水蚀、结构防腐蚀、配汽系统等是低压汽轮机特别考虑的问题。
低压饱和蒸汽在输送过程中，蒸汽的湿度会越来越大，因此在进汽轮机前须经过汽水分离，汽水分离后的干饱和蒸汽进汽轮机膨胀做功，做功后的蒸汽进入凝汽器凝结成水，凝结水由凝结泵升压，经除氧后再回到生产系统。
3.3能量利用效果评价由于余热蒸汽，其能量转换率可暂不作考虑。按0.49MPa压力(绝压)，每吨蒸汽能量为760kWh。通过发电转换，每吨蒸汽可发电100kwh，过程自身耗电7.8kwh，因此能量转换率为(100-7.8)&pide;760＝12.1％。
从转换率不难看出，大量能量还是被消耗在过程当中。但从该台机组综合效益看，年效益约在千万元以上。而且还不包括噪音、热散发等环境污染的解决所带来的环保效益。
由于蒸汽压力偏低，只能采用冷凝式机组，因此相对效率偏低，但就目前科技水平现状，对该项目而言，应该说是一项很好的节能项目。而且还解决了相对较困难的蒸汽冷凝水回收问题。
4结论与认识
在水钢开发利用低压蒸汽发电在技术上是可行的，经济上是合理的。但以目前的科技水平，能源利用率偏低，在能源利用领域还有很多课题值得我们去研究、探索。如能结合水钢生产实际将能源高效利用，也就更加体现出科学技术这一生产力的社会发展作用。