2017年第10期总第212期METALLURGICALPOWER冶金动力33热电高炉汽动鼓风站一机两拖工艺选择与实践袁振峰,王,刘伟（安阳钢铁股份有限公司动力厂，河南安阳，455004）【摘要】针对安钢3#高炉汽动鼓风站单台鼓风机组运行，预留位置选择汽拖鼓风发电机组（一机两拖）首创工艺配置，既保证主风机检修或故障时风机备用，同时利用能源和设备实现长期发电节能创效。【关键词】汽拖鼓风发电；一机两拖；工艺【中图分类号】TM311【文献标识码】B【文章编号】1006-67(2017)10-0033-05ChoiceandPracticeofOne-drive-twoProcessofSteamBlastStationforBlastFurnace[Abstract]AttheNo.3blastfurnaceofAnyangSteel,thesteamblaststationadoptedthecreativesetupofoneblowerinoperationandreservedpositionforanothersteamblowerpowergeneratorunitinstandby,whichnotonlyensurestooperatethestandbywhenthemainblowerisinmaintenanceorfailure,butcanalsogeneratepowertosaveenergyinthelongterm.[Keywords]steamblowerpowergenerating;one-drive-two;process(PowerPlantofAnyangIronandSteelCo.,Ltd.,Anyang,Henan455004China)YuanZhenfeng,WangQingfeng,LiuWei1概述安钢3#高炉热电鼓风站采用两炉两机模式，站内配置2台240t/h高温高压全燃高炉煤气锅炉，1台60MW汽轮发电机组，一期上马1台汽轮机驱动的全静叶可调AV100-18鼓风机组，预留1台备用鼓风机组。鼓风机组采用杭汽HNK63/90/120工业汽轮机和陕鼓AV100-18轴流压缩机配套组合，高温高压蒸汽驱动，汽机进汽参数：压力8.83MPa（a），温度535益，轴功E点平均风量7615m3/min，率为36958kW，轴功率A点平均风量8777m3/min，为46081kW，额定功率51851kW。从2013年3月以来，单机组运行，机组检修或故障时，刚性对接的生产秩序就会打破，威胁系统安全。为保证大高炉安全稳定顺行，在充分调研论证基础上，决定采用首创新工艺一机两拖机组，即一套汽轮机两端出轴通过离合器分别驱动高炉轴流压缩机和发电机的同轴机组组合，并于2017年元月21日72h满负荷试运完成并投入运行。2工艺选择与配置2.1工艺配置一机两拖机组，是高炉鼓风与汽轮发电机同轴装置的简称，由一台汽轮机两端出轴通过离合器分别驱动发电机和高炉风机，工艺配置见图1。该机组具备两项功能：功能一：发电功能，汽轮机驱动发电机发电，备用鼓风机停用；功能二：送风功能，备用鼓风机启用，为高炉送风，同时停止发电。此工况用于高炉主风机计划维修或事故停车时。功能一和功能二之间切换时，机组停到零转速，进行换挡联轴器的啮合工作。汽轮机分别通过离合器（换挡联轴器）与轴流压缩机和发电机实现啮合和脱开功能。高炉风机离合器汽轮机离合器发电机图1工艺配置简图34METALLURGICALPOWER冶金动力2017年第10期总第212期2.2主要技术参数工业汽轮机型号：HNKS63/90两端出轴多级冷凝式汽轮机，轴流压缩机：AV100-18全静叶可调鼓风机组，发电机:QFW-50-2，离合器的额定扭矩:汽轮机进汽160000Nm。轴流压缩热胀量：0.5mm，3.1计汽轮鼓风发电机组主机部分三机串联同轴设在冶金领域，到目前为止，无论国内还是国外，除该机组将高炉汽动鼓风机与发电机串联在同一根轴系组成一机两拖机组外，还未曾见国内外有相同的机组及相关报道。在冶金高炉动力系统和煤气能源发电利用系统中，首次将高炉汽动鼓风的主流程与煤气能量回收发电的辅助流程合并为一个流程进行优化控制（见图2）。端热胀量：汽轮机排汽端热胀量：18.0mm，7.0mm，发电机热胀量：1.0mm。机组的额定转速：3000r/进汽温度：min,汽轮机进汽压力：8.83MPa，535益，发电机额定功率：50MW。3关键技术与创新点—除氧器；—锅炉给水泵；—低压加热器；—凝结水泵；—凝汽器；—空气过滤器6——7——8——9——10——11———发电机；—离合器；—汽轮机；—轴流压缩机；—高温高压锅炉；1——2——3——4——5——图2热力工艺系统图3.2辅助系统优化配置常规设计工业汽轮机拖动高炉鼓风机向高炉供风，高炉生产出的工业副产品高炉煤气送入锅炉燃烧产生蒸汽，蒸汽再进入电站汽轮机拖动发电机进行发电。该机组创新点：三机同轴，油站统一设计，润滑油和调节油系统合并，自动化控制系统集成一套系统控制两套机组，在保证系统功能不变的情况下，节省了设备投资和后期设备检修维护成本。3.3机组离合器选择与液压控制系统优化3.3.1离合器选择关于离合器选用问题，经认真讨论分析，权衡利弊，采用双离合器，离合器选用高端品牌MAAG的见图3、图4。ZEP11离合器，图3离合器机构简图2017年第10期总第212期METALLURGICALPOWER冶金动力353.3.2离合器液压系统优化设计（1）离合器控制条件优化原设计离合器的啮合/脱开条件：在机组转速为零的状态下，限位开关S1/限位开关S2状态信号正常（S1寅反馈啮合到位/S2寅反馈脱开到位），允许开始执行脱开/啮合。为防止误动作或误操作，在原设图4离合器整体机构简图计基础上增设离合器的啮合/脱开条件：限位开关L1.1、L1.2、L2.1、L2.2指示活塞的最终位置，当线缆断线等故障情况下既不允许啮合也不允许脱开操作，同时电磁阀SV3增设2s延时。通过优化设计完善设计不足，大大提高离合器啮合/脱开安全性,见图5所示。优化后的控制逻辑：—离合器；—驱动连杆拨叉；—夹紧/松动液压缸；—传动液压缸；—单向阀；—双液控单向阀；—油泵1——2——3——4——5——6——7——图5离合器液压控制系统图36METALLURGICALPOWER冶金动力2017年第10期总第212期啮合:淤S2、且汽轮L1.2、L2.2限位开关动作，机及被驱动机组（电机、鼓风机）转速为零，此时才允许发出啮合信号。啮合信号发出后，电磁阀SV3带电，夹紧/松动液压缸3松动，同时需延时2s（岗位运行人员再次确认）后，电磁阀SV2动作，这时传动液压缸4活塞开始运动，当油缸运动到底，L1.1、此时电磁阀SV3失电，L2.1、S1开关动作反馈到位，夹紧/松动液压缸3夹紧，将传动液压缸4锁死。脱开:于S1、且汽轮L1.1、L2.1限位开关动作，机及被驱动机组（电机、鼓风机）转速为零，此时才允许发出脱开信号。信号发出后，电磁阀SV3带电，同时延时2s（岗位运行人员再次确认）后，电磁阀SV1动作，这时传动液压缸4活塞开始运动，当油缸运动到底，此时电磁阀L1.2、L2.2、S2开关动作反馈到位，夹紧/松动液压缸3夹紧，将传动液压缸4SV3失电，锁死。盂传动液压缸4活塞运动，带动驱动连杆拨叉2传动离合器1内的齿式联轴器，完成离合器啮合/脱开。(2)设置双液控单向阀锁原设计离合器啮合到位后，电磁阀SV3失电，传动液压缸4通过夹紧/松动液压缸3夹紧并锁死，同时需要10MPa油压（油泵7保证油压输出）顶住传动液压缸4内活塞，以防止离合器误动作。在实际运行中，易出现油泵掉电造成液压缸4内活塞失压，夹紧/松动液压缸3内的弹簧卡涩无法起到夹紧作用。为提高离合器工作可靠性，在路中增设双液控单向阀锁紧油路6，即使油泵掉电和液压缸3内的弹簧卡涩，液压缸4内活塞不会失压，有效防止离合器误动作，保证了机组的安全稳定运行，见图6。图6离合器控制时序图4一机两拖机组投用效果和效益4.1保证高炉鼓风系统安全传统高炉汽动鼓风站，一般设计有备用汽动鼓风机组，在运行风机故障或检修时，备用风机向高炉正常送风以保证高炉安全生产，但是备用汽动鼓风机从冷态暖机、冲转到额定转速并向高炉送风需要近4~6h的时间，生产恢复慢。而该机组创新性地将纯工业汽轮机拖动高炉鼓风机，改为工业汽轮机既可以拖动鼓风机又可以拖动发电机，正常状态下汽轮机拖动发电机发电，紧急情况下，汽轮机热态脱开汽轮机与发电机之间的离合器停运发电机，热态啮合汽轮机与鼓风机之间的（下转第40页）40METALLURGICALPOWER冶金动力2017年第10期总第212期本项目实施后节能量为36828.2tce/年，从而减少CO2排放量90475.8t/年，从而大大改善了环境质量。烧结机烟气回收利用产生蒸汽增加收益：蒸汽价格按78.0元/t计，年产汽收益达3762.7万元。项目实施消耗动力及人工成本：年电耗费用约1348.6万元，除盐水、净环水及新水消耗费用约3.7万元，人工成本费用约261.6万元，即项目消耗总成本为19.9万元。即该项目年节能效益为1797.8万元，项目经济效益明显。综合论述，该项目不仅具有良好的经济效益，而且还有很好的环保效益。厂脱硫及除尘系统运行成本，同时具有良好的环保效益。因此，该项目符合国家“发展循环经济、节能减排”的基本国策。烧结烟气余热回收系统在攀钢钒炼铁厂新1号烧结机上的成功应用，得到了相关部门、单位的认可，具有很好的推广应用价值。[参考文献]王建军，陈春霞，等援钢铁工业余热资源的回收与利用[J]援[1]蔡九菊，钢铁，（6）：2007，421-4援张东丽，曲余玲援烧结主排烟气减排与余热高效回收技术[2]毛艳丽，（5）：[J]援烧结球团，2011，49-援[3]王维兴援烧结工序节能减排技术评述[A]援第二届全国钢铁行业余热余能利用研讨会[C]援中国冶金工业网，2012援03援上海节能，（9）：2010，27-30援潘卫国援烧结工艺余热利用多种技术方案的比较研究[J]援[4]胡深亚，4结语攀钢钒炼铁厂新1号烧结机余热锅炉系统的成功运行，不仅带来了直接的经济效益，而且降低了攀钢钒能动中心动力煤的消耗，还降低了攀钢钒炼铁收稿日期：2017-07-11作者简介：蔡志春（1985-），男，湖北麻城人，2008年毕业于内蒙古科技大学热能与动力项目专业，本科，热力工程师。主要从事工业热能与动力方面的项目设计工作。（上接第36页）离合器直接冲转到额定转速，无需暖机直接向高炉送风。热备状态快速切换不超过保障了高炉供风安全。1.5h,大大缩短了开机时间，4.2提高了设备和能源利用通过该设备工艺改进，解决了汽拖鼓风机启动时间长、备用风机设备闲置率高等问题，并利用富余煤气发电尽可能减少资源浪费，从发电的投资回报角度分析，项目一次性投资1.5亿元，50MW机组按全年330天运行，考虑煤气成本，年经济效益为投资回收期为2.3年左右。不考虑煤气成6562万元，本，年经济效益为21768万元，投资回收期为8个月左右，经济效益非常可观。5结论安钢一机两拖同轴机组，为国内冶金行业高炉汽动鼓风行业首创,工艺探索大胆科学并实践成功，是技术创新的典范，在全球钢铁行业低迷、企业深陷经营困境相继开展降本增效举措背景下，具有非凡的意义,在钢铁行业或类似企业具有极高的推广价值。如果此项技术能够更多地得到应用，将会进一步助力国产大型工业汽轮机和压缩机设备国内和国际市场开拓,打造中国制造品牌,振兴民族工业。收稿日期：2017-08-08作者简介：袁振峰（1962-），机械教授级高工，现从事钢铁企业能源动力管理工作。
