钢铁行业余热余能自发电标准体系构建

钢铁行业余热余能自发电标准体系构建

赵凯

山西通才工贸有限公司技术质量处 山西曲沃 043400

摘要：近年来，我国的钢铁行业有了很大进展，钢铁行业的余热发电也越来越受到重视。钢铁工业余热余能高效利用具有重要意义，通过能源转换成电力是目前余热余能利用的主要途径。构建钢铁行业余热余能自发电标准体系，有利于进一步规范并提高钢铁企业节能发电技术水平，统一自发电计算口径及计算方法，客观比较查找企业之间自发电水平存在的差距，进而合理评价节能工作水平，促进行业节能减排。

关键词：余热余能;自发电;标准体系

引言

当前电厂抽汽采暖采用减温减压的传统方式，高品位的蒸汽直接减温减压，此种供热方式能耗过高，减温减压装置及蒸汽管道热损失大，为了充分利用供热蒸汽的余热余压能，通过背压式汽轮机回收高品位蒸汽的能量来发电，提高的供热能力的经济性，利用电厂先前2台抽汽凝汽式汽轮发电机组的抽汽，配套新建一组1×4.5MW背压式汽轮发电机组代替原有减压减温器，将减压减温损失的热能转化为电能，正常由背压式汽轮机运行，减压减温器作为背压机事故或最冷时的调峰设备，保证供热的可靠性。

1低温低压余热发电锅炉特征

低温低压余热发电技术配套的余热蒸汽锅炉，余热锅炉的热源废气温度一般为350～500℃，余热锅炉的过热蒸汽温度一般为：280~380℃，蒸汽压力一般为0.9~2.5MPa。其蒸汽压力普遍都低于3.8MPa，根据TSGG0001-2012《锅炉安全技术监察规程》，按照压力划分，低温低压余热蒸汽锅炉为B级锅炉，蒸汽也属于低温低压。但因蒸汽用于发电，根据现行安全技术规范要求，余热发电锅炉需要按照电站锅炉的要求进行管理、使用和检验。低温低压余热发电锅炉在结构上一般只有汽包、水冷壁管及集箱、省煤器管及集箱、蒸发屏管及集箱、对流管及集箱、过热器管及集箱等。与常规的发电锅炉相比，额定蒸发量和蒸汽参数要低得多，在装置上一般也无减温减压装置、外置式汽水分离器等。在系统上一般无燃烧系统、制粉系统、配风系统、再热系统。在设计上因无燃烧系统，热力计算和强度计算相对简单，选用材质单一且多为碳钢，在制造、安装、修理环节对焊工的要求比火力发电厂要低得多。总体上，余热发电锅炉的运行工况与火力发电锅炉相比是相差甚远。

2余热余能自发电标准体系主要内容

鉴于目前钢铁行业提高能源利用水平的需要，冶金工业规划研究院提出建立钢铁行业余热余能自发电标准体系，立项并研制一系列相关行业标准，以期规范并提高钢铁节能发电技术水平，统一自发电计算口径及计算方法，客观比较查找企业之间自发电水平存在的差距，进而合理评价节能工作水平，促进行业节能减排。

3低温低压余热发电锅炉内部检验结果分析

在检验过程中，通过资料查阅发现，锅炉设计用材基本为碳钢材质，没采用低合金钢和高合金钢。汽包及其他部件的厚度均小于30mm。TSGG0001《锅炉安全技术监察规程》中，已明确了碳钢制造的受热面管子、集箱、管道适用的压力≤5.3MPa，壁温可以达到≤430℃。在低温低压余热发电锅炉采用碳钢材料作为主体材质设计制造时，无论从计算壁温和许用应力上都存有较大的安全裕度。基于碳钢材料的稳定性和焊接工艺的成熟性，且锅炉部件安装时不涉及热处理，其制造的低温低压余热锅炉在使用过程中，其管材和焊缝质量均有可靠的保证。经过4年多的检验，检验过程中主要采用宏观检验、厚度测量、金相分析、硬度测定、胀粗和蠕变测量、内窥镜检验、无损检测、割管检查、强度校核等检验方法。检验结果发现的缺陷主要表现为受热面变形、磨损、积灰、腐蚀、泄露，安全阀、压力表超期未校，水位测量装置、支吊架、吹灰器异常，鳍片开裂，管卡、阻流板、防磨瓦、保温、耐火砌筑破损脱落，阀门泄漏，炉墙开裂、漏烟漏灰等宏观缺陷。在材质金相分析中基本，未发现受热面管、集箱、管道、阀门等出现过热爆管、疲劳裂纹、珠光体严重球化或石墨化情况。在无损检测过程中，基本上未发现管材和焊缝原始缺陷的扩展。

4钢铁提升自发电率技术

焦化工序：煤调湿技术、热管式余热锅炉技术、焦炉荒煤气上升管余热回收技术、干熄焦技术、焦炉加热优化控制系统技术；烧结工序：降低烧结漏风率技术、烧结环冷机余热回收利用技术、烧结烟气循环利用技术、烧结机大烟道余热回收、烧结余热能量回收驱动技术（SHRT）；球团工序：球团废热循环利用技术；高炉工序：高炉炉顶煤气干式余压发电（TRT）、高炉BPRT技术、热风炉蓄热体高辐射覆层技术、高炉渣余热回收利用、炉顶均压煤气回收、高炉热风炉双预热技术；炼钢工序：转炉烟气余热回收技术、转炉烟气汽化烟道后余热回收技术、钢水真空循环脱气工艺干式（机械）真空系统应用技术、钢渣热闷余热回收技术、钢包蓄热式烘烤技术、钢包加盖及新型耐火材料应用、电炉烟气余热回收技术；轧钢工序：低温轧制、在线热处理、蓄热式燃烧技术、加热炉汽化冷却技术、加热炉黑体强化辐射节能技术、加热炉富氧燃烧技术、加热炉烟气余热回收利用技术、连铸坯热装热送技术、免加热轧制技术；能源动力工序：高参数全燃煤气锅炉-蒸汽轮机发电技术、燃气-蒸汽联合循环发电技术、屋顶光伏发电技术、能源管理中心及优化调控技术、余热回收发电技术、余热发电汽轮机冷端优化技术、空压机管理控制系统节能技术、水泵整流节能装置技术；系统节电技术：高压变频调速技术、无功就地补偿技术、电力需求侧管理平台、电网升级改造智能化控制管理。

5低温低压余热发电锅炉内部检验面临的问题和困难

（1）检验时间不足。余热锅炉一般为成套装置中的部件，锅炉启停炉时间受生产制约大，不同于火力发电厂的锅炉机组，有专门的调度检修计划，有充足的时间来完成设备检验。（2）检验时机冲突。随着政策的层层加码，特种设备的安全生产监管越来越严。余热锅炉到内部检验周期时，往往不具备停炉条件，使用单位需长期向监检机构提出延期检验申请，增加了监管与生产的矛盾。（3）技术储备力量不足。余热发电锅炉因结构简单，使用单位的运行人员和维护人员一般都比较精简。其专业技术人员的储备和真正的发电厂有相当大的差距。余热锅炉因结构设计，往往很多受热面为箱体或管排结构，内部检验时，水冷壁和省煤器需要割管，割管后使用单位想靠自己的力量恢复难度相当大。（4）准备工作量大。因按照电站锅炉的要求进行，用户前期需要做搭架、拆保温、打磨，所有门孔需打开、通风换气、清理杂物等相关准备工作，甚至还需要其他部门配合招投标等工作。其工作量大，往往得不到用户良好的支持与配合。（5）检验资源浪费。目前，全国各地特种设备保有量大，检验机构的发展也不充分不平衡。余热发电锅炉的一次内检至少需要锅炉检验人员3名以上，检验时间一般为1～2天。目前，就重庆地区，电站锅炉总共240台，其中低温低压余热发电锅炉104台，占比43%以上，占用了相当大的检验资源。

结语

综上所述，各企业应根据自身条件，找差距，定措施，特别要在分布式能源梯级利用、优化煤气发电机组配置、推广应用节能节电技术方面采取措施，切实提高自发电水平，相关管理部门也需要不断完善政策，给余热余能发电创造有利条件。

参考文献

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[2]桂其林,周佃民.钢铁企业自发电率评价模型及提升路径研究[P].第十一届中国钢铁年会论文集,2017.

[3]王天义.提高自发电率降低制造成本提升企业竞争力[N]．世界金属导报，2016.