[摘 要]煤、石油、天然气等高品级能源是人类的生存和工业发展不可缺少的资源。钢铁工业作为资源、能源密集型行业，每年消耗的能源占全国能耗的16%左右。在当今社会，资源节约和环境保护日益成为我国钢铁企业健康可持续发展的关键制约瓶颈之一。在钢铁的生产过程中，能源主要为高温反应和高温变形提供温度条件，部分能源转变为品级低的二次能源被放散。有效利用钢铁生产流程中产生的二次能源是降低炼钢能耗的主要途径。本文围绕转炉烟道蒸汽余热发电，首先简单介绍转炉烟道蒸汽余热回收利用的必要性和利用现状，然后结合济钢的实例对转炉烟道蒸汽余热发电系统进行研究和推广，最后总结转炉烟道蒸汽余热发电的主要经济技术指标及发展应用前景。
　　[关键词]转炉烟道蒸汽 余热发电 节能降耗 经济指标 应用分析
　　中图分类号：TF083.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-469-01
　　前言
　　电的出现推动人类文明的进步，给人类的生产和生活带来翻天覆地的变化。煤、石油、天然气是发电的主要能源，但是发电过程中，化学能转化为电能的效率低，还会产生污染环境的余热和废气。近年来由于能源危机，在一些工业发达的地区经常出现缺电和电力紧张的情况，如何充分利用发电过程中产生的余热和烟气是目前世界各国重要的研究课题之一。炼钢厂转炉炼钢持续产生低压余热饱和烟道蒸汽，目前在我国大部分炼钢厂，这部分余热蒸汽被放散，造成蒸汽资源和软化水的浪费，蒸汽放散产生的噪音增加周围环境的负担。因此，开展转炉烟道蒸汽余热发电，既符合可持续发展的要求，还可以为企业带来巨大的经济效益、环境效益和社会效益。
　　一、炼钢厂转炉烟道蒸汽余热回收利用的必要性和我国蒸汽余热回收利用现状
　　1、对炼钢厂转炉烟道蒸汽进行余热回收的必要性
　　炼钢是钢铁冶炼的关键工序，在钢铁企业占据着重要地位。炼钢工序装备水平的高低、产品质量的好坏、工序能耗的高低直接决定一个钢铁企业的综合实力。我国钢铁工业由于起步晚与国外发达国家存在较大的差距，其中钢铁生产环节中转炉工序的能耗与发达国家的差距最大。国外一些比较先进的炼钢厂早就实现转炉的负能炼钢，但是我国截止到现在转炉能耗还是正值。在转炉炉口处烟道蒸汽的温度高达1200～1450℃，同时还含有大量的显热（显热主要是煤气，约占炉气带走的总热量的10%），炉气自身的潜热（主要是蒸汽）和显热组成转炉工序的二次能源，烟道蒸汽中还含有大量CO、CO2、尘粒等，直接排放会造成大气污染。根据测定，一个50t的顶底复吹转炉烟道蒸汽带走的显热为216.5MJ/t钢，如果按照显热占总热量的10%计算，总热量即为2165MJ/t钢；一个50t的氧气顶吹转炉带走的显热为232 MJ/t钢，总热量为2320 MJ/t钢，可以看出，炉气带走的能量是十分可观的，对转炉烟道蒸汽进行回收利用能够大大降低转炉的能耗指标。如果我国钢铁企业要实现负能炼钢，就必须对转炉烟道蒸汽余热进行回收再利用。
　　2、我国炼钢厂转炉烟道蒸汽余热回收利用的现状
　　我国转炉烟道蒸汽的余热并未得到很好的利用。转炉烟道蒸汽压力低、湿度大、不连续等给转炉烟道蒸汽余热的利用带来一定的阻碍，在大多数的钢铁企业中，转炉烟道蒸汽的主要用途就是供炼钢厂的职工浴池，北方地区在冬季还会供应职工生活区的暖气，其余热利用率太低。对转炉烟气主要采取湿法除尘工艺，这样烟气中所含的显热就完全散失。有些炼钢厂对转炉烟气进行回收，但是煤气回收率很低，国外的转炉煤气回收早已达到100Nm3/t钢以上，而我国还停留在40～60 Nm3/t钢的水平，与国外发达国家差距太大，甚至有些私营小企业没有对烟气进行回收利用。
　　目前我国对烟气的处理方式主要有两种：一种是未燃法，将炉气排出系统密封，尽量避免空气进入系统内部，先用余热锅炉回收炉气中的显热，然后将富含潜热的炉气净化处理后存储在转炉煤气柜中备用；另一种是燃烧锅炉法（简称燃烧法），即在转炉的炉口上部安装一个锅炉，并输送适量的空气，使炉气中的可燃成分充分燃烧，在锅炉中产生蒸汽带走热量。两种方法各有利弊，但是未燃法具有更大的经济性，也更加符合国家对钢铁企业节能减排的要求。
　　二、转炉烟道蒸汽余热回收发电系统研究及主要组成
　　济钢是我国第一家实施转炉烟道蒸汽余热发电的钢铁企业，2004年开始设计施工，2007年投入使用，经过几年的运行技术已经相当成熟，本文主要结合济钢的转炉烟道蒸汽余热发电系统来进行余热发电系统的研究。
　　1、转炉烟道蒸汽余热发电系统的主要设备
　　转炉烟道蒸汽余热发电系统简单，安全可靠，操作简便，直接采用汽化冷却烟道余热产生的低压饱和蒸汽进行发电，无需补充其他燃料或者能源。转炉烟道余热蒸汽发电系统主要包括烟道蒸汽产生系统、蓄能系统、汽轮机发电系统、凝气系统等：（1）烟道蒸汽产生系统。烟道是转炉生产的重要设备之一，主要是收集并冷却转炉炼钢过程中产生的高温烟气，回收高温蒸汽的热能，保证转炉的安全生产，降低吨钢生产成本。将转炉烟道稍加改造，如增加烟道的直径，提高汽包的工作压力，提高蒸汽的干度和产量，满足发电的要求；（2）蓄能系统。蓄能系统的主要设备是蓄能器，蓄能器与调压阀门配合，保证蒸汽的稳压、稳流。转炉炼钢是一个周期性过程，并非连续产生蒸汽。济钢四座45t氧气顶吹转炉产生的蒸汽经蒸汽母管进入蓄能器，当母管的蒸汽压力高于蓄能器压力时，新蒸汽进入蓄能器，反之蓄能器会产生二次蒸汽补充给母管以保证母管的压力不下降过快；（3）蒸汽发电系统。转炉烟道蒸汽余热发电系统的原动机是非标汽轮机，汽轮机将蒸汽的热能转换成转子的机械能，汽轮机采用刚性联轴器与发电机相连，发电机把汽轮机的动能转化为电能，济钢转炉烟道余热蒸汽發电系统所采用的是美国WORDWOOD公司进口505型电液调节系统，功能齐全，安全可靠。非标汽轮机具有级间再热除湿功能，可以用于饱和湿蒸汽发电；（4）凝气系统。凝气系统主要包括凝汽器、凝结水泵、循环水泵、射水抽气器、管道附件等组成，凝汽器是凝汽式汽轮机的重要组成部分。凝气系统采用闭式循环系统，冷凝器、冷油机、发电机空气冷却器的冷却水、射水池的水由循环系统提供。最后电动冷凝水泵将冷凝水送至为转炉气化冷却供水的软水池，对软化水进行回收利用，电动冷凝水泵要有两台，一台使用，一台备用。