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摘要：针对贵钢现阶段煤气平衡现状，通过对两台相同参数的发电机组实施并汽运行，消除了发电机组因煤气量少导致的设备损害风险，实现了发电机组降本增效的目标，取得了良好的经济效益。

关键词：锅炉;汽轮机;并汽发电

概述：贵钢燃气锅炉发电原理是高炉、转炉煤气混合后分别送至65t、130t锅炉燃烧，产生的中温中压蒸汽分别带动22MW补汽式凝汽汽轮发电机、25MW凝汽式汽轮发电机组发电;余热锅炉发电原理是烧结锅炉吸收烧结废气热量，产生的低温低压蒸汽送至22MW补汽式汽轮机进行补汽发电。随着贵钢的日益壮大，电炉、新棒线及脱硫脱硝等大型装备陆续投入使用，这些装备同时投入生产时共消耗煤气约6.5万Nmᶟ/h，很大程度上减少了发电的煤气量，导致发电机组低负荷运行，各项工艺参数指标难以满足设备运行需求。因此，热电学科小组成立了攻关组，实施22MW与25MW两大机组并汽运行方案，旨在消除发电机组运行受煤气量减少的负面影响，提高发电机组的运行效率，实现降本增效。

1、锅炉、汽轮机低负荷运行的影响

1.1锅炉低负荷运行的影响

（1）锅炉低负荷运行时，锅炉炉膛温度偏低，虽然锅炉有稳燃器起暂时缓解作用，但长时间低负荷运行，会造成高炉煤气管网压力波动较大、炉膛燃烧不稳定，易引发熄火事故，不利于锅炉安全运行。

（2）煤气处于极限使用值时，设置上下两层的锅炉燃烧器会退出一层燃烧器[1]运行，贵钢锅炉均未设置投油或天然气等助燃燃料[2]，若退出的燃烧器阀门关闭不严，极易发生炉膛爆炸事故。

（3）锅炉低负荷运行时，风量调节难度大，人员操作难度增加，风量过大可能会引起炉冷，直接熄火;风量过小可能会使煤气燃烧不完全，未完全燃烧的煤气很可能在后部烟道屯积，当达到一定浓度时，将引起锅炉烟道爆炸事故发生。

（4）锅炉低负荷运行时，各部烟温会较低，特别是过热器进口烟温低时只有440℃，难以加热过热器内蒸汽温度至额定值。所以低负荷运行时，锅炉炉冷的情况时有发生，易引起燃烧事故。如果减温水阀门关闭不严密或给水压力把控不好，过热蒸汽甚至存在带水的风险。为尽量避免蒸汽带水，机组低负荷运行时须打开蒸汽管道疏水，热损耗随之增大。

（5）锅炉低负荷运行时，排烟温度随之下降，当排烟温度低至一定值时，尾部省煤器管壁可能有水珠产生，水珠与烟气灰分反应，省煤器外部将产生低温腐蚀风险。同时，低负荷时抽汽加热无法投入，导致除氧效果降低，省煤器内部低温腐蚀概率升高。

1.2汽轮机低负荷运行的影响

（1）汽轮机低负荷运行时，蒸汽参数较低，通过末级叶片的蒸汽湿度较大，可能造成末级叶片的水蚀。

（2）汽轮机低负荷运行时，机组可能偏向于负胀差，末级叶片的根部会产生较大的负反动度，会造成汽轮机末级叶片的颤振，容易引起汽轮机整体的振动和末级叶片的疲劳损耗。

（3）汽轮机低负荷运行时，真空系统泄漏量增大，可能造成应为正压的部位变负压，如一抽、二抽、三抽，也可能使某些负压部位的负压往正压方向偏移，从而使泄漏量相对增大，造成冷凝器汽侧真空泄漏量加大，水侧凝结水溶氧量升高，真空系统参数指标容易超标。

（4）汽轮机低负荷运行时，高、低压加热器水位不易维持，而且疏水压差较小，较容易造成疏水不畅和疏水阀门汽蚀，从而导致加热器无法维持正常水位运行，加热器效率大大降低，间接影响机组的稳定运行。

（5）汽轮机低负荷运行时，给水泵及凝结泵需要在低流量的工况下运行，会造成汽蚀损伤，并且还会发生水力不平衡引起的扰动和噪声，当泵的流量降到一定程度时，叶轮入口产生涡流，会产生水压力的波动和脉动现象，造成叶轮及叶轮入口区金属的汽蚀。

（6）汽轮机低负荷运行时，为了提高机组的经济性和增减负荷的机动性，除氧器一般采用滑压运行，当负荷降低时，抽汽加热无法投入，导致除氧效果降低。

（7）汽轮机低负荷运行时，凝结水的溶氧量较易升高，若真空保持不当，会造成凝汽器及省煤器等设备结垢腐蚀。

2、贵钢并汽发电探索

解决能源损耗带来的低产高耗是贵钢历来追求的目标，针对锅炉、汽轮机的负面影响，经热电学科小组研讨，提出“并汽发电”项目技改方案，即单炉单机变双炉双机运行，并进行立项、设计、逐步实施。

2.2设计

湖南冶金设计院承接此项工程设计。

2.2.1 设计原则

根据本项目的特点，为提高企业生产的安全性、可靠性和经济效益、环保效益、社会效益，本项目设计的主要技术原则如下：

（1）严格执行《小型火力发电厂设计规范》（GB50049-2011），贯彻节约能源，节省投资，保护环境的基本原则;

（2）合理布置管道，尽可能减少管网损失;减少热源损失;

（3）合理利用场地，精心进行布置，使项目的布局符合工艺流程的要求;

（4）安装施工方便，尽可能不影响现有运行设备及管道。

2.2.2 工艺设计方案

（1）将65t锅炉、130t锅炉中温中压蒸汽管道联通;配套22MW、25MW汽轮机凝结水联通;为保障25MW除氧温度达标，需将烧结炉低压蒸汽送至25MW，同时配套低压蒸汽管道联通。

（2）脱硝使用煤气时：只开130t锅炉供两台汽轮机运行，提高锅炉效率，满足22MW机组补汽需求和两台机组工艺指标要求。

（3）脱硝停用煤气时：65t炉开炉，实现22MW、25MW机组不停机情况下并汽运行。

（4）效率评估：

效益评估：（18000kwh+5000kwh+26600kwh）*300天[3]=14880000kwh/年

2.2.3 管道铺设

（1）主蒸汽管道铺设：从25MW汽轮发电机组主蒸汽管道固定支架前接一根DN250的管道，沿25MW发电厂主厂房梁柱铺设，跨过22MW及气柜门口，沿原有煤气管道旁布置，蒸汽管道架设在新建支架上，送至22MW补汽式汽轮发电机组主蒸汽管道。

（2）凝结水及低压蒸汽管道：22MW补汽式汽轮发电机组发电后冷凝下来的凝结水，在原凝结水管道接一根DN125的管道。另在22MW补汽式汽轮发电机组烧结炉低压蒸汽加热除氧管道上接一根DN200的低压蒸汽管道。凝结水管道及低压蒸汽管道走向与本方案主蒸汽管道走向一致，送至25MW发电机组除氧器。

2.3  主要设备选型

2.3.1 主蒸汽闸阀

型号：Z61Y-P54100V公称直径：DN250压力：10MPa设计温度：540℃

2.3.2 止回阀

型号：H64Y-P54140V公称直径：DN250压力： 14MPa设计温度：540℃

2.4  投资估算

2.4.1 方案投资组成

2.4.1.1 本工程项目总投资约145万元

3、设计变更

3.1因未能到现场实地考察设计，钢架变更有以下几处：

3.2管道变更

管道变更以减少温损、压损为前提，力求美观、实用做了适当调整。

3.3水压试验与吹管

主要是对主蒸汽管道进行水压试验及蒸汽吹扫。

3.3.1实际水压试验压力曲线：

水压试验压力升至4.85MPa保持30分钟，不下降或下降不超过0.05 MPa;进行全面检查，期间压力保持不变，所有焊缝无渗漏及残余变形现象，则水压试验合格。

3.3.2吹管

经学科小组讨论决定从65t锅炉引汽吹管，吹管前需停止22MW汽轮发电机，继续维持65t锅炉燃烧，需关闭进22MW汽机隔断阀再进行吹管，保持过热蒸汽出口压力不少于2.5MPa，冲管用控制门全开，这时锅炉相应的蒸发量为70%左右，用蒸汽连续冲管吹扫3-5分钟，压力降至1.5～2.0MPa时关闭控制门，依照上述程序连续吹扫20次至30次。吹扫末期，连续两次更换靶板检查，靶板上冲击斑痕粒度不大于0.8mm，且肉眼可见斑痕不多于8点即为吹洗合格。

4. 完善制度与流程

因热电学科小组对发电机组并汽运行无相关操作经验，原有的25MW与7MW机组只是采用“一炉两机”的送汽运行方式。为此，动力厂组织热电学科小组成员到具有同类运行方式的阳春新钢铁有限责任公司进行考察学习。学习回来立即着手编制并汽运行操作规程，绘制简明工艺流程图，并对运行中可能发生运行方式的变化做出描述，对可能发生的事故编制出相应的处置预案。

5.实施并汽发电及效益分析

实施并汽发电后，脱硝开机时停65t锅炉，脱硝停机后启动65t锅炉并汽运行。经过几个月的运行观察与分析，并汽运行方式基本与初步提出的运行方案一致，而且并汽后经济指标及效益有了明显提高。

汽项目启动后，每度电少耗煤气0.2Nmᶟ，按每天煤气发电量73万KWh计，每天可节省煤气量145000Nmᶟ，按每度电3.7Nmᶟ煤气计，每天可多发电约4万KWh;并汽项目启动后，不计脱硝开机补汽平均每小时多0.4t，一天多9.6t，每天则多发电1728KWh，不计脱硝开机时煤气发电加上补汽发电，两项合计每天多发电4万多KWh。

6、结语

通过对钢厂新装备投用后发电机组的重要工艺指标的观察以及分析，从立项、设计、经济效益的评估，最终实施并汽发电。并对并汽前后的数据分析，得出并汽后煤气利用率得到较大提高，特别是机组运行效率得到显著提升，创造了贵钢发电历史最好的单耗指标。

注释

[1]贵钢燃气锅炉燃烧器一般为上下两层四角切圆布置在炉膛四周，共八个燃烧器，退出一层即停止上层四个燃烧器运行;

[2]大型锅炉一般设计柴油或天然气作为点火燃料或临时燃料，在锅炉点火时先进行喷油点火或点燃天然气作为火种再点燃运行燃料，在运行燃料故障停止供给时自动投入喷油点火或点燃天然气，以缩短启炉时间。

[3]剔除年修、定修及煤气充足时，130t及65t锅炉同时开炉的情况下，每年以300天计。

[4]表七2020年12月9、25、26、27、28日脱硝开机时补汽总和，因为这5天发电煤气均少于8万Nmᶟ/h，未实施并汽前这个煤气量需要退出补汽运行。

作者简介：李锦镔（1972.09.03-）， 男， 籍贯：广西壮族自治区贵港市， 学历：中专， 职称：火力 发电， 研究方向：热能动力工程.