浅议转炉论转炉饱和蒸汽发电体系及其参数选择工作

论文导读：
【摘 要】利用转炉的饱和蒸汽进行发电的系统设计，是为了充分利用在冶金企业的生产中的大量低温饱和蒸汽。本文分析了该系统的主汽压力和排汽压力以及排汽干度与汽轮机相对内效率之间的关系，并对该系统建立过程中几个关键的技术，比如主蒸汽参数的选择、蒸汽蓄热器以及蒸汽管道等进行了说明。
【关键词】转炉；发电系统；效率；汽耗率
引言
由于生产技术和工艺过程等因素，冶金企业在生产过程中产生的低温饱和蒸汽无法得到很好的利用，而被排放掉了，造成能源浪费。以低温饱和蒸汽作为动力的发电系统相关技术的发展，给余热能源可以有效利用开拓了很好发展前景。
1 蒸汽特性
转炉炼钢工艺决定转炉的高温烟气是具有间歇性和波动性及周期性的特点 （图1） ，并处于一个比较稳定的动态过程。
由于转炉烟气的特点，余热锅炉内的蒸汽同样是具有间歇性和波动性及周期性的特点。在吹氧阶段，烟气的温度和流量不断地增大，产生的蒸汽流量以及压力也随之增大。当烟气的温度和流量均达到最大时，蒸汽压力和流量同时也达到最大。吹氧阶段结束后，烟气量会慢慢降到最低点，锅炉产汽量也会随之降到最低。因为蒸汽参数非常不稳定，所以利用此部分的饱和蒸汽余热具有一定的难度。
2 热力系统

2.1 热力系统的设计

转炉锅炉的饱和蒸汽会从各汽包进入分汽缸， 蒸汽在分汽缸进行稳流后将根据实际需要输入不同管路。用于发电的蒸汽通过主蒸汽管道后进入汽水分离器。将饱和蒸汽中由于压力降低而凝析的水分离出来，以确保进入汽轮机的蒸汽干度符合要求。然后蒸汽在汽轮机中做功后进入冷凝器中进行冷凝，形成饱和水，再通过凝结水泵输送到除氧器进行除氧，除氧后的饱和水一部分将用于蒸汽蓄热器液位的调节，其余部分将进入转炉锅炉的汽包实现循环。

2.2 关键技术

2.1 主蒸汽参数的选择

主蒸汽参数的选择可以通过实时检测与计算得到转炉一个周期中平均的产汽量。用此产汽量时的系统参数乘上安全系数，便可当做装机容量额定参数。

2.2 蒸汽蓄热器技术

为了将产汽高峰阶段即转炉吹氧阶段多余的蒸汽进行储存，并在产汽低峰阶段用于主蒸汽管道的蒸汽补充，从而将热力系统的主蒸汽参数调平，需要可以满足系统要求的蓄热器设备。当产汽的压力和流量符合参数要求时，蒸汽蓄热器则不动作，主蒸汽管道压力保持相对稳定。蓄热器容积可按式（1）进行计算：
其中：V是蓄热器的容积；φ是充水系数；G是蓄热器的蓄热量；g0是水比蓄热量，即1立方米饱和水在压力由充热的压力P1降至放热的压力P2时产生的蒸汽量。
其中： 和 分别是压力 与 下饱和水的焓； 和 分别是压力 与 下饱和蒸汽的焓； 为压力 下饱和水密度。

2.3 蓄热器控制

若要保证参数稳定，关键是要保证热力系统中的蓄热器能够正常工作。这需要系统阀组能够实现灵敏的动态的自动控制，并且可以及时地测出系统中主蒸汽的进汽参数以及分汽缸的蒸汽参数，再以此参数为依据对蓄热器的运行进行适当调整。

2.4 蒸汽管道

因为由锅炉中排出的是饱和蒸汽，所以在输送的过程中会有部分的蒸汽冷凝成水，从而导致蒸汽中的含水量增加。故需要对蒸汽管道优化设计，选用合适的管径及连接方式，以减小蒸汽的损耗，保证汽轮机进汽的干度，从而避免对汽轮机造成不必要的冲击。
3 系统参数

3.1 系统参数

在实际工作中的汽轮机运行时，除了在循环过程中具有冷源损失以外，在其他环节也存在损失，比如在蒸汽的流动和膨胀过程中存在热力损失以及机械损失与电机损失等，热蒸汽的理想焓降Ht不可能全部的转化成电能，所以需采用相应的参数来对系统进行评价。
相对内效率 是蒸汽在汽轮机中做功时有效焓降值Hi和理想等熵焓降值Ht的比值。它代表着汽轮机中的饱和蒸汽能量转换的完善程度，即汽轮机系统的设计完整程度，即：
在确定进汽压力的条件下，可根据排汽的干度和排汽的压力查寻h-s图表[3]可知道hc和ht的数值，再结合计算公式（3）就可以得到汽轮机的相对内效率。
经过对所有参数进行分析之后可知：在进汽条件相同时，若是排汽干度高的情况下，汽轮机的相对内效率受到排汽压力的影响就小。如果排汽条件相同，汽轮机的相对内效率受到主汽压力的影响则与其数值成反比关系。即主汽压力数值越高，则对汽轮机的相对内效率产生的影响也越论文导读：主汽参数与排汽干度保持不变，发电量则随着排汽压力增大而减小。4结论（1）针对转炉系统运行方式，分析了转炉的烟气压力和温度以及流量特性，饱和蒸汽的特性。提出利用转炉系统中的饱和蒸汽进行发电，将能源利用率进一步提高的具体措施。（2）以蓄热器技术为基础，提出了对转炉的饱和蒸汽适用的余热发电系统，并对饱和蒸
低。在主汽的参数和排汽的压力不变时，汽轮机的相对内效率则随着排汽的干度增大而减小。在排汽的干度和压力不变时，汽轮机的相对内效率则随着主汽压力升高而降低。在主汽参数与排汽干度保持不变时，汽轮机的相对内效率则随排汽的压力增大而增大。

3.3 实际发电量

在不同的压力条件下，饱和蒸汽的焓值相差非常小，而且不同条件下的饱和蒸汽量G0基本上是保持不变的。假设Q是产生1 MPa的饱和蒸汽需要的总热量，则
其中：hw是给水的焓值；G0是饱和蒸汽的流量。
实际的发电量P是饱和蒸汽流量和汽耗率的比值：
其中：P是中国免费论文网www.7ctime.com
实际的发电量。
在相同的条件下，排汽压力的改变对于发电量来说影响比较小。主汽的参数与排汽的压力保持不变时，随着排汽干度增大，发电量则减小。若排汽干度和压力保持不变，发电量则随着主汽压力升高而升高；若主汽参数与排汽干度保持不变，发电量则随着排汽压力增大而减小。
4 结论
（1）针对转炉系统运行方式，分析了转炉的烟气压力和温度以及流量特性，饱和蒸汽的特性。提出利用转炉系统中的饱和蒸汽进行发电，将能源利用率进一步提高的具体措施。
（2）以蓄热器技术为基础，提出了对转炉的饱和蒸汽适用的余热发电系统，并对饱和蒸汽和发电系统额定参数匹配的问题进行了分析。
参考文献：
朱苗勇.现代冶金学[M].北京：冶金工业出版社，2005.
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