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1、转炉蒸汽的两种用及其经济效益分析 姬立胜国家环境保护生态工业重点实验室StateEnvironmentProtectionKeyLaboratoryofEco-LOGO转炉蒸汽的用途转炉炼钢产生大量的高温烟气，采用烟道汽化冷却或余热锅炉对这些烟气进行冷却，能回收大量的蒸汽，从而可达到节约能源，降低能耗的目的。但是转炉由于只有吹炼时才能产生烟气再通过汽化冷却烟道回收蒸汽，所以有着间歇性和蒸汽压力波动比较大的特点。LOGO目前，转炉饱和蒸汽主要有两种用途：一是转炉饱和蒸汽用作真空炉气源；二是转炉饱和蒸汽发电。鉴于转炉蒸汽自身的特点，无论转炉蒸汽用于哪一方面，都需要蓄热器和调压阀对其进行调节，使其能
2、够提供流量、压力、温度恒定的气源。LOGO转炉饱和蒸汽用于真空炉汽源炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼：炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼：将初炼的钢精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等硫，去除夹杂物和进行成分微调等。这样将炼钢分两步进行，可提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程并降低生产成本。 真空处理是应用越来越广泛的炉外精炼技术，其使用的用户是蒸汽喷射泵系统，通过46级喷射泵（蒸汽喷射泵）的蒸汽引射来使钢水处理室产生高度真空，抽取钢水中
3、逸出的气体，从而消除钢水中的某些杂质。 国内向真空泵供汽的方法有两种：一是建设专用快装锅炉房，锅炉一般是从国外引进；二是外部有可靠的中压蒸汽源时，接引中压蒸汽到蓄热器组，经蓄热和调压后供真空泵使用。LOGO转炉蒸汽用于真空精炼的可行性分析真空精炼对余热蒸汽的要求抽真空期间的蒸汽流量必须保证；抽真空期间的蒸汽压力必须保证；抽真空所用蒸汽必须是过热干蒸汽。需要解决的问题（转炉产生蒸汽的间断性与真空精炼所需蒸汽的间断性之间的协调）一是蓄热调节；二是蒸汽微过热；三是安全性问题。要求在总体蒸汽平衡的基础上，要将转炉不连续、不稳定的饱和蒸汽转变为流量、压力、微过热温度稳定的汽源。LOGO解决问题的措施 主
4、要流程是转炉汽化冷却系统蒸汽由汽包送入蓄热器充热，蓄热器供出的饱和蒸汽经调节阀组后，以稳定的压力和流量进人蒸汽滤洁器除水除垢后，再进人低阻损气汽换热器中热交换升温，达到设定过热温度后供给真空精炼装置。富余蒸汽通过送低压蒸汽管网调节阀定流量或定压力向低压蒸汽管网供应蒸汽，实现转炉汽化冷却系统蒸汽一机两用。转炉蒸汽利用流程示意图转炉蒸汽利用流程示意图LOGO转炉饱和蒸汽发电饱和蒸汽发电系统可分为蒸汽制取系统、蓄热系统、汽轮机发电系统、冷却水系统等。转炉在吹炼期内产生的大量高温烟气温度在1400以上，烟气进入汽化冷却烟道用于制取饱和蒸汽饱和蒸汽自汽包流出，一部分进入蓄热器内，通过内部充热装置喷入热水
5、中，由于蒸汽温度高于水温，蒸汽迅速冷凝、放热，使蓄热器内部水升温。另一部分蒸汽经调压阀减压至一定压力送入汽轮机。转炉在非吹炼期内，蒸汽制取系统不产生蒸汽，调压阀前蒸汽压力不断下降，此时蓄热器内的饱和水成为过热水后沸腾，产生饱和蒸汽，饱和蒸汽经调压阀减压至同样压力送入汽轮机。蒸汽在汽轮机内膨胀作功，最终在冷凝器内凝结为水，冷凝水泵将冷凝水从冷凝器内抽出，送至除氧器，除氧后由给水泵送至蒸汽制取系统，进行再循环。为了防止水进入汽轮机，汽轮机入口前的蒸汽管道上设置汽水分离器。LOGO转炉烟道余热发电系统流程LOGO利用方式的比较能源利用率的比较能源利用率的比较 从蒸汽的利用率上讲，蒸汽用于真空炉汽源（
6、下面简称方式1）受生产的钢种要求的而定，就现在钢铁企业现状来讲，大部分钢厂只有很少一部分的钢种需要真空精炼，所以真空炉无法“消化”转炉汽化冷却所回收的全部饱和蒸汽（设方式1利用蒸汽的量占转炉汽化冷却所回收的量的比例为a）但是转炉饱和蒸汽发电（下面简称方式2），却可以最大限度地利用转炉饱和蒸汽（设方式2所利用的蒸汽量占转炉汽化冷却所回收量的比例为b），蒸汽的量来确定机组的大小。并以转炉所回收的全部饱和蒸汽的量来确定机组的大小。就现在国内钢厂现状而言，ba，由于无法直接用于生产的饱和蒸汽大部分用于生活，从而造成的能源的降级使用或是大量放散，造成了2次能源的浪费，所以在短期内方式2的能源利用效率要高
7、于方式1；但是不排除在将来随着钢铁工业的发展，越来越多的钢种需要真空精炼，从而能实现b=a，甚至转炉汽化冷却所回收的饱和蒸汽量无法满足真空精炼的需求，反而需要快速锅炉作为备用汽源的情况。LOGO经济效益的比较经济效益的比较从经济效益上讲，对2种方式的影响因素就较多了，我们设方式1的经济效益为A，设方式2的 经济效益为B，C=AB，当C0时，方式1优于方式2；当C0时，方式2优于方式1；当C=0时，理论上2种方式经济效益一样，从而选择一次投资较少的方式。方式1的经济效益：A=(MN)HAqAYAPAA方式1的经济效益，元；M快速锅炉每产一吨蒸汽需要燃料费用，元/t；N燃气式蒸汽过热装置每产一吨蒸
8、汽需要的燃料费用，元/t；HARH 炉用蒸汽的年有效时间，h；qARH 使用蒸汽时的平均流量，t/h；YA方式1 的运行年数；PA方式1 的一次投资费用，元。LOGO方式2 的经济效益：B=GHBZYBPB，其中PB=GL，L=F1（G），G=F2（qB）；B方式2 的经济效益，元；G发电机组功率，kW；HB年发电时间，h；Z电价，元/kWh；PB方式2 的一次投资费用，元；L每千瓦时的投资费用，元/kW；YB方式2 的运行年数qB用于发电的蒸汽的平均流量，t/h。可用于发电的蒸汽的平均流量qB 决定了发电机组G 的选择，而G 又决定了每千瓦的投资费用L，G 越小，L 越大。在这2 种方式的经
9、济效益计算中，由于转炉饱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 两种利用方式以外的经济效益。所以，C=AC=AB=(MB=(MN)N)H HA Aq qA A Y YA AP PA A-(G-(GH HB BZ ZY YB BG GL L）LOGO实例分析实例分析以某钢厂的2 台120t 转炉为例，M 取95.6元，N 取8.31 元，HA 取4000h，QA 取20t/h，PA 取200 万元，QB 为30t/h，可以满足3000kW 的机组，G 取3000kW，HB 取6000h，Z 取0.7 元/kWh，L取3300/kW.123456010002000300040005
10、00060007000AB年份经济效益/万元LOGO对两种方案的经济效益公式进行完善QA用于抽真空的蒸汽的产生量；QB用于发电的蒸汽产生量；一吨蒸汽的发电量上述计算公式过于简单，还有许多细节未曾考虑，如蒸汽抽真空或者发电后，被冷凝回收后的的冷却水节约的费用,设备折旧费用等。今后工作的重点是全面考虑各种成本的费用和产生的经济效益，将计算公式精确化。LOGO最终目的 从国内目前的的生产状况来看，转炉蒸汽或者用来抽真空，其余的用于生活用，或者全部用来发电，真正将两者结合起来的情况很少，能否找到一种方式，在转炉精炼的产量比较低的时候，将剩余的蒸汽用于发电，或者并入管网发电。 在给定转炉和精炼炉产生量的前提下，通过效益（降低能耗、节约能源成本、提高经济效益）分析，确定最优的生产方案（抽真空、发电、两者结合）,给企业的生产提供一个合理可循的依据。
