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汽轮机驱动烧结主抽风机对烧结工序能耗的影响

王介超，高景栋，陈慧艳

(中冶京诚工程技术有限公司炼铁所烧结室北京100176)

摘 要：对汽轮机替代电机驱动烧结主抽风机对烧结工序能耗的影响做出了分析。研究表明，汽轮机的采用不利于节省能耗，其存在能耗临界值，且不同能耗水平临界值不同。对于430m2烧结机，电耗23．93kWh／t，蒸汽耗量120kg／t，能耗临界值为59．57kWh／t。

关 键 词：烧结；主抽风机；汽轮机；工序能耗

1 前言

“十二五”规划加大了对钢铁企业节能减排的治理力度，对于烧结能耗方面提出了限制(见表1)[1]。烧结工序能耗对于钢铁企业愈发重要。

采用汽轮机替代电机驱动烧结主抽风机是近期发展起来的一种新型驱动形式，是烧结工艺应对节能降耗的新尝试，已被部分烧结厂在生产中使用。周志安等对采用汽轮机替代电机拖动烧结主抽风机进行了探讨，对汽轮机驱动主抽风机的经济性及优缺点进行了分析[2]。但汽轮机驱动主抽风机对烧结工序能耗的影响研究较少，本文结合某钢铁厂430m2烧结机采用汽轮机驱动主抽风机的生产数据分析了汽轮机对烧结工序能耗的影响。

2 依据

烧结工序能耗计算范围应从熔剂、燃料破碎开始，到成品烧结矿输出至高炉料仓为止，全过程的能耗量；应包括原燃料加工与准备，配料、混合与制粒，布料、点火与烧结，烧结抽风与烟气净化，烧结矿冷却与整粒筛分等工艺设施的能源消耗量，并应扣除回收利用的能量。[1.3]

采用电机驱动主抽风机时的烧结工序能耗见式1，采用汽轮机驱动主抽风机时的烧结工序能耗见式2。可见，则表明汽轮机驱动有利于降低工序能耗；相反若，则表明汽轮机驱动反而会使烧结工序能耗升高。

假设汽轮机替代电机驱动时不引起焦粉、煤粉、水、压缩空气、混合煤气、余热发电等能源消耗的变化，则的差，见式3

Pd—电机驱动时的烧结工序能耗，kgce／t；

Pq—汽轮机驱动时的烧结工序能耗，kgce／t；

P焦、P煤—分别为焦粉、煤粉的消耗量，kg／t；

P电—电机驱动下烧结用电消耗，kWh／t；

P＇电—汽轮机驱动下烧结用电消耗，kWh／t；

P水—水消耗，m3／t；

P然—电机驱动时蒸汽消耗，kg／t；

P＇然—汽动时蒸汽消耗，kg／t；

P压—压缩空气消耗，m3／t；

P气—点火煤气消耗，m3／t；

P余—余热发电回收能源，kWh／t；

K然、K煤、K电、K水、K蒸、K压、K气、K余—分别为各能源消耗的折标煤系数，具体数据见表2[1]。

令ΔP电=P电－P＇电，ΔP然=P′然－P然，则Pd－Pq=ΔP电K电－ΔP然K然即，当Pd－Pq=ΔP电K电－ΔP然K然<0时，表明汽轮机驱动较电机驱动的烧结工序能耗高；当Pd－Pq=ΔP电K电－ΔP然K然>0时，表明汽轮机驱动较电机驱动的烧结工序能耗低，由此可知，从烧结工序能耗角度分析，汽轮机的采用并不是绝对的节省能耗，当ΔP电K电－ΔP蒸K蒸=0时，存在能耗临界值，且不同能耗水平临界值不同。

3 实例分析

某钢厂430m2烧结，实际产量为583t／h，主抽风机选用了2台风量为22000m3／min(工况)的主抽风机，升压(静压)17000Pa，入口压力﹣16500Pa，出口压力500Pa。选用的2台汽轮机的主要参数为：

型号：NH50—03

额定功率：10000kW

汽机转速：5600r／min

进汽压力：3．0MPa

进汽温度：400℃

凝汽压力：0．01MPa

正常进汽量：35t／h(按430m2实际产量核算需60kg／t矿)

额定进汽量：45t／h

该厂实际生产的烧结工序能源消耗见表3，由表3可知，P′电=23．93kWh／t，P′蒸=120kg／t，由于该厂除汽轮机用蒸汽外，其余未采用蒸汽，故P蒸=0，当标煤折算系数K电取当量值0．1229kgce／kWh时，将以上数值带入式3，令式3等于0，得Pd－Pq=(P电－P′电)K电+(P蒸－P′蒸)K蒸=(P电－23．93)0．1229+(0－120)0．12=0

可得：P电=141．1kWh／t；进而可知，若吨成品烧结矿耗电低于141．1kWh，则电机驱动比汽轮机驱动节省工序能耗，当吨成品烧结矿耗电高于141．1kWh时，使用汽轮机驱动比电机驱动节省工序能耗；

对于当K电取等价值0．404kgce／kWh时，将相应数值带入式3，令式3等于0，

得Pd－Pq=(P电－P′电)K电+(P蒸－P′蒸)K蒸=(P电－23．93)0．404+(0－120)0．12=0

可得：P电=59．57 kWh／t，进而可知，当吨矿耗电低于59．57kWh时，使用电机驱动比汽轮机驱动节省能耗，当吨成品烧结矿耗电高于59．57kWh，使用汽轮驱动主抽风机比电动主抽风机节省能耗。

当量值是一个计量单位的能源本身所具有的热量，而等价值则是生产一个单位的能源产品所消耗的另外一种能源产品的热量。2010年国家工信部规定的烧结吨矿电耗标杆值为38kWh，如宝钢烧结矿电耗为38．09kWh／t。因此，对于取当量折算系数，国内烧结吨矿电耗远低于吨矿电耗临界值141．1kWh，这种情况下汽轮机驱动会增加能源消耗；对于取等价值折算系数，吨矿电耗临界值为59．57kWh，此种情况下若吨矿电耗大于59．57kWh，汽轮机驱动才能节省工序能耗，显然若以工信部给出的吨矿电耗标杆值38kWh与之比较，采用汽轮机驱动烧结主抽风机会增加能耗，对降低烧结工序能耗不利。

此计算结果建立在假设汽轮机替代电机驱动时不引起焦粉、煤粉、水、压缩空气、混合煤气、余热发电等能源消耗的变化的情况下得到的，实际生产中，汽轮机循环冷却水和新水耗量都会增加(该430m2烧结汽轮机冷却循环水量为5908m3／h)，会增加烧结能源消耗。另外汽轮机替代电机存在一些问题[2]：(1)对蒸汽供应要求较高，锅炉供蒸汽要平稳，蒸汽压力波动范围不允许超过±0．2MPa，否则会影响汽轮机的运行稳定性及使用寿命(2)汽轮机升速和加负荷时间较长，开停机较复杂，对生产作业率影响较大(3)检修运行费用较电机高，操作复杂，对操作人员的要求高。

4 结论

汽轮机作为一种新型的驱动方式替代电机驱动主抽风机成为烧结领域新热点，研究发现汽轮机替代电机驱动主抽风机对烧结工序能耗有较大影响，其存在能耗临界值且不同能耗水平的临界值不同。对于430m2烧结机，电耗23．93kWh／t，蒸汽耗量120kg／t，能耗临界值分别为141．1kWh／t(按当量值折算系数计算)和59．57kWh／t(按等价值折算系数计算)，若以工信部给出的吨矿电耗标杆值38kWh与之比较，采用汽轮机驱动烧结主抽风机对降低烧结工序能耗不利。随着我国对钢铁企业能耗要求的提高，建议钢铁企业在选择汽轮机驱动烧结主抽风机这一新驱动形式时，充分考虑其对能耗的影响。

参 考 文 献：

[1]   钢铁企业节能设计规范(GB50623—2010)7—9，72，73．

[2]   周志安，谭克强等，汽轮机替代电机拖动烧结主抽风机的探讨[J]．烧结球团，2010，35(5)：1—3．

[3]   清洁生产标准 钢铁行业(烧结)(HJ／T426—2008)1—6．