煤气及饱和蒸汽混合余热发电项目应用案例分析

一、项目情况概述

某公司拥有烧结、炼铁、炼钢、铸钢、锻造、粗加工、热处理等分厂组成。有820m3 高炉一座,富裕50000Nm3/h 高炉煤气(热值约800kcal/Nm3);120t转炉一座，富裕饱和蒸汽8t/h，蓄热器后压力为1.6MPa;富裕烧结、热轧加热炉饱和蒸汽8t/h，压力为0.5MPa。项目所生产的电能供给生产自用，减少企业外购电量、降低企业生产成本，达到节能、减少热污染、改善当地环境等目的。

二、基本设计方案

根据业主提供的用于发电的高炉煤气的流量与热值和生产车间富余的饱和蒸汽的流量，经计算，5×104Nm3/h的高炉煤气全部利用，在考虑锅炉给水温度为200℃时可产高温高压(9.81Mpa、540℃)蒸汽量约为53t/h，考虑10%的负荷波动，选择锅炉的蒸发量为60t/h。考虑系统汽水损失2%，汽轮机进汽量按52t/h，进汽参数为8.83MPa/535℃。为了充分利用两路饱和蒸汽，汽轮机不设高、低压加热器，而是利用两台汽水换热器代替高、低压加热器，采用此种方案的理由如下：(1)两路蒸汽为软化水饱和蒸汽，不宜与发电系统蒸汽混合，采用换热器换热后的饱和蒸汽凝结水可直接回到软化水处理系统，既利用了热量，也不会影响发电系统的水质，减少了改造软化水处理系统的费用;(2)利用这2路饱和蒸汽加热凝结水，减少了汽轮机的非调抽汽，增加了发电量;(3)减少了采用补汽凝汽式汽轮机发电机组增加的系统造价及运行管理的麻烦。通过热平衡计算，1.6MPa饱和蒸汽仅可利用6.2t/h，余1.8t/h，业主可以考虑在其它地方加以利用。0.5MPa饱和蒸汽可全部利用。

另外，业主提出1.6MPa的饱和蒸汽偶尔会停供，最长时间为1天。为了保证系统运行的稳定性，设两路汽轮机抽汽分别接至高、低压换热器作为备用的，当饱和蒸汽供汽不足时，汽轮机抽汽管道上的电动调节阀自动开启，补充换热用蒸汽。由于1.6MPa蒸汽有完全停供的可能，此时将全部采用汽轮机抽汽进高压换热器，抽汽量约为6～8t/h。为保证本系统的水质，此部分凝结水直接回至业主方的软化水系统，本项目的化学除盐水处理系统的出力要考虑增加8t/h的外供汽损失。

本项目装机方案为：1×60t/h高温高压高炉煤气锅炉+1×15MW凝汽式汽轮发电机组。

三、 节能效益

该余热发电项目于2015年2月成功并网发电。该项目的投产既节约了能源，又减少了环境污染，可实现年发电量1.2亿千瓦，年节约标煤4亿吨，具有良好经济和社会效益。