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钢铁企业蒸汽系统

/steam system in iron and steel enterprises/
条目作者邓万里

邓万里

最后更新 2022-01-20
浏览 262
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钢铁企业中承担蒸汽生产、输配、利用,以蒸汽或热能形式联系在一起而形成的系统。是钢铁企业的主干能源子系统之一,可提供企业5%~10%的能耗。

英文名称
steam system in iron and steel enterprises
所属学科
冶金工程

按获得途径不同,蒸汽生产分燃料锅炉、余热回收和热电联产三类。

蒸汽系统结构图蒸汽系统结构图

主要是供热锅炉和动力锅炉,燃料为燃气、燃煤(油)或多种燃料组合。供热锅炉多采用低压锅炉或中压锅炉,向全厂供应基本的蒸汽负荷。动力锅炉多采用超高压锅炉或亚临界锅炉,与汽轮机和发电机组配套组成自备电厂的主机,在发电的同时起到消耗和调节副产煤气平衡、作为蒸汽系统补充汽源的作用。

利用生产过程中产生的多余热能,在余热锅炉或热交换器中产生蒸汽。余热蒸汽的来源主要有:①焦炉。利用冷的惰性气体在干熄槽中冷却赤热焦炭,惰性气体将吸收的热量传给余热锅炉,产生高压蒸汽,被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄槽。②烧结。冷却机所产生的烟气通过循环风机强制循环,进入余热锅炉换热产生低压蒸汽并网或发电。③转炉。吹炼时产生的高温炉气经过汽化冷却、烟道收集和降温,烟道排管内的水汽化成中压蒸汽并汇于汽包,通过蓄热器(和控制阀组)储存和对外交换,由间断性汽源转变为连续性汽源。④轧钢。工业炉可采用汽化冷却方式,即水在工业炉构件内流动冷却设备的同时汽化产生蒸汽,也可利用高温烟气通过余热锅炉产生蒸汽。

主要包括两种技术:一是利用锅炉蒸汽驱动汽轮机发电,以抽凝式汽轮机的抽汽或背压式汽轮机的排汽对外供热;二是采用燃气蒸汽联合循环发电机组(CCPP),对外供热的蒸汽源来自CCPP的汽机或余热锅炉。自备电厂、干熄焦余热发电等常以热电联产的方式运行。

为防止汽轮机等蒸汽设备里积结钠盐、硅化物、金属氧化物,主要措施有:①锅炉给水采用软化水或除盐水并加药控制。②锅炉炉水定期排污和连续排污。③通过汽水分离设备减少蒸汽携水。④利用除氧器控制给水溶氧度。

主要包括蒸汽管网、疏水器、凝结水回收装置、减温减压装置等。汽源出口的蒸汽一般为过热蒸汽,蒸汽的流动是依靠管道内的压力降,不需要循环装置。

通常,从各汽源出口有一根或多根蒸汽主管向用汽设备方向输送蒸汽,然后通过小口径的分支管道将蒸汽送给各个用汽设备。蒸汽管网一般可分为三种压力等级:低压(P≤2.5兆帕,T≤400℃)、中压(2.5兆帕<P≤6兆帕,400℃<T≤450℃)、高压(6兆帕<P≤14兆帕,460℃<T≤540℃)。蒸汽管道属于压力管道,一般采用无缝钢管焊接并架空敷设,其支吊架分为固定支架、导向支架、活动支架、弹簧支吊架等。高温的过热蒸汽主管为了增强在高温下的应力和柔性强度,会包含铬和钼等合金成分。对蒸汽管道进行保温可降低散热损失,常用材质有岩棉、硅酸铝制品、微孔硅酸钙制品等。蒸汽管网的隔断多采用闸阀和截止阀。蒸汽管道的设计必须考虑对热伸长量进行补偿,常用方形补偿器、套管补偿器或波纹管补偿器。

蒸汽在输配过程中必然会发生热量散失,造成过热度降低或蒸汽冷凝。为了避免高速流动的凝结水引起水击现象和冲蚀作用,需要在蒸汽主管和用汽设备的底部设置疏水管路和疏水阀,以有效排除凝结水,使蒸汽尽可能干燥。疏水阀可以自动排水阻汽,按启闭件的驱动方式分为:①机械型。依靠凝结水液位变化驱动,又有浮球式、倒吊桶式等。②热静力型。依靠凝结温度变化驱动,又有双金属片式等。③热动力型。依靠凝结水动态特性驱动,又有圆盘式等。

未被污染的蒸汽凝结水可以回收利用。凝结水回收设施按其是否与大气接触分为开式和闭式两大类。闭式回收在正压下运行,蒸汽闪蒸量和热损失少。凝结水回收以疏水器背压为动力,也可利用重力和背压相混合,或利用水泵等加压设备强制回收。

蒸汽在钢铁企业的用途广泛,应按照能级匹配原则,尽量优先利用原有高品位蒸汽的能量,避免不合理的减温减压。蒸汽主要用于:①汽动风机,如高压蒸汽替代电力驱动高炉鼓风机。②真空脱气,如蒸汽喷射泵用于钢水真空脱气和炉外精炼。③冷冻脱湿,如以蒸汽为热源的吸收式制冷机组对高炉鼓风进行脱湿。④热风烘干,如蒸汽热风干燥器用于冷轧带钢烘干。⑤蒸汽蒸馏,如蒸汽用于焦化过程粗苯、蒸氨工段的蒸馏。⑥加热保温,如热力除氧器用于锅炉给水的除氧,蒸汽盘管用于槽罐、除尘器的保温,蒸汽伴管用于管道的伴热。⑦差压发电,如以螺杆膨胀机对蒸汽减压时发电并网。

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