firstday钢铁企业自备电厂发电机组的概述

自备电厂的概述

随着钢铁企业的发展，建设自备电厂已形成一种必然趋势。这主要因为钢铁生产过程中的多余煤气、废热，通过自备电厂加以综合利用，可以向钢铁企业提供所需蒸汽和廉价电力，这种电力可作为保安电源又可做工作电源的一部分。

自备电厂的建设需根据企业蒸汽、电力的需要量及实际可供利用的煤气，热能的数量确定，当考虑电力需要量时，首先要考虑保安电源的电力需要。当地区电网容量不大时，可加大自备电厂的规模，向钢铁企业供电。

自备电厂一般有两种：

（1）既供蒸汽又供电力。可采用抽气式背压式汽轮发电机组。

（2）不供蒸汽，只供电力。可采用凝气式汽轮发电机组或燃气轮机发电机组。

由于大型钢铁厂的初轧机、厚板轧机、冷、热连轧机组生产中会产生很大的无功冲击负荷和有功冲击负荷。有功冲击负荷一般主要由电力系统承担，无功冲击负荷除电力系统承担一部分外，主要由企业自行承担，包括由自备电厂和动态无功补偿装置承担。

建造自备电厂的必要性

自备电厂作为钢铁厂的保安电源。现代化钢铁企业，具有规模大，产量高，产值大，自动化程度高，生产连续性强，用量大，冲击负荷大等特点。如果突然中断供电，将会造成工艺设备严重损坏。因此除了要求可靠的工作电源外，还要求有可靠的保安电源。

建造自备电厂可以综合利用能源，为了节约能源可利用钢厂内高炉的副产品煤气作为发电燃料。高炉煤气除了50~60%用于生产外，尚余40~50%可用来发电，这不仅节省了燃料，并获取了廉价的电能，同时剩余煤气不放散还可防止环境污染。

另外在钢铁厂内有许多热能用户，最大的热用户如高炉蒸汽鼓风。可利用发电机代替减温减压阀，这样既能获得鼓风所需的蒸汽，提高热效率，又可发电。

钢厂在生产过程中还产生很多余压和废热，称为二次能源，为了降低能源消耗，可利用二次能源发电。这些虽不属于自备电厂，但其电力可以解决企业一定数量的用电需要。

（1）高炉炉顶余压发电（TRT）。工艺系统如图：

某厂大型高炉，每台余压发电机机组可回收高炉电动鼓风机所消耗电力的1/3。如高炉都设置TRT发电，则可节省相当于整个钢铁厂耗电的5%的电力。大型高压炉顶高炉，每炼一吨生铁可发35kwh电能。

（2）干熄焦发电（CDQ）。所谓干熄焦即将赤热的焦碳导入密闭设备中，利用N?，CO?等惰性气体进行冷却，使焦碳温度从1050℃冷却到250℃，而将N?，CO?

带走的热量加热锅炉产生蒸汽用来发电，系统图如下，据统计1t焦碳可发生

蒸汽450~500kg,可回收热量1369MJ，约占红焦热量的80%

某厂有2ⅹ

（3）废热回收发电。废热回收发电包括

1）利用烧结成品冷却排热回收发电，回收烧结矿的余热，用以加热锅炉产生蒸汽发电。例如国外某厂烧结车间安装一套透平发电机，将约1000℃的烧结矿在空

气中冷却降到300~400℃时散发的热量回收起来，制成250℃的热蒸汽，以3922

ⅹ103Pa 转动透平带动发电机发电。一个年产1000万吨的钢厂回收烧结矿的

余热相当于节约18万吨的重油。

2）废热蒸汽集中发电。利用各种废热锅炉。例如：烧结矿冷却废热锅炉，均热炉废热锅炉，钢坯加热炉废热锅炉等发生的蒸汽，集中带动蒸汽透平发电。

3）利用供热和用热的压差发电。在钢铁厂有许多蒸汽用户，采用背压式汽轮发电机，对用户既供电又供热，可使总效率提高到60~70%，冷凝式电厂的热效率只有

30~40%。

4）利用锅炉的压差发电。利用锅炉的额定工作压力和实际生产使用压力间的压差发电。这样可充分利用锅炉设备效率，可生产出煤耗低发电效率高的节能电力。

建自备电厂解决钢厂正常用电。现代大型钢铁企业，用电负荷越来越大，特别是电炉，大型带钢轧机及高炉电动鼓风机等。一座年产600万吨钢的大型钢厂，其计算负荷约为50万KW。目前我国普遍缺电，如此大的用电负荷，单靠电力网供电是有困难的，势必要建设相应的发电厂，为钢厂供电。如果将此电厂建在钢厂内，可减少建设投资，经济上较为合理，因此大型钢厂内建设自备电厂供部分用电是十分可取的。

自备电厂承担钢铁厂的冲击负荷，钢厂内轧钢车间的直流轧钢电动机，一般采用晶闸管供电。大型高速连续性轧机，产生很大的有功和无功冲击负荷。如果钢厂由大电网供电时，有功冲击负荷可由电网承担，当电网容量不大时，就必需采取措施，例如由自备电厂来承担部分有功及无功冲击负荷。对无功冲击负荷的供给，可减少电网电压波动。这样可减少或省去价格昂贵的专用动态无功补偿装置。

7．3 自备电厂厂址选择

由于要尽可能节约能源，利用剩余煤气，废热蒸汽实现就地供应，故自备电厂要尽量靠近煤气或蒸汽源。

自备电厂厂址选择需考虑靠近水源系统，确保水源充足，以降低运行费用。

自备电厂供配电尽可能与厂内供配电设备共用，即靠近总降压变电所。自备电厂发电量应就地使用，故厂址尽可能靠近用电负荷大的用户。

综上所述，自备电厂厂址位置，要根据钢铁厂的总图布置情况，从全才厂的运输系统，高炉煤气系统，给排水系统以及全厂供配电系统设计的合理性统筹考虑。

自备电厂的接线

钢铁厂内的自备电厂必须与电力系统并网运行，这是因为；

（1）发电机只能带基本稳定负荷，因为孤立运行发电机不能承受大的冲击负荷。

（2）孤立运行的发电机不稳定，会频繁出现不正常运行状态。

（3）孤立运行发电机很难在高效率状态下运行。

自备电厂与系统连接的要求

自备电厂与系统的连接必须满足发电机母线上负荷最小时，能将剩余功率送入系统，而当发电机输出功率不能满足母线上最大负荷需要时，可以从电网取得电力，除此以外还要满足以下三点：

（1）确保自备电厂作为电力系统事故时铁厂保安电源的作用。

（2）确保自备电厂发电机作为一般无功和冲击无功补偿源的作用，从而提高电能质量水平。

（3）自备电厂建设费用和运行费用最低。

自备电厂发电机电压母线接线

7．4．3．1发电机额定电压的选择

发电机额定电压，根据钢铁厂的供电电压等级可采用6.3KV或10.5KV

7．4．3．2 发电机电压母线的接线

发电机容量在12MW以下时，发电机电压母线一般采用单母线，当安装两台及以上的机组时，采用单母线分段接线。

发电机容量为6~12MW的自备电厂，如果为了限制短路电流需设电抗器时，应避免在用户出线上装电抗器，一般将电抗器装在分段回路中，

发电机容量为25MW及以上且出线回路较多时，一般采用双母线接线。如采用分裂电抗器，一般采用单母线如下图：发电机经一组分裂电抗器向负荷配电母线供电。

自备电厂容量确定

自备电厂容量根据以下因素选择：

（1）保安负荷用量。在大、中型企业，保安负荷可取最大计算负荷的15~20%自备电厂发电机容量选择应保证满足保安负荷的需要。例如全厂计算负荷为52MW时，自备电厂容量即为100MW。

（2）钢铁厂内剩余煤气及废热蒸汽，从节约能源，环境保护等方面的要求，希望能把剩余煤气全部回收，按照高炉煤气供给量来决定。电厂总容量。例如高炉煤气量为842ⅹ103m3/h,总发热量2784976MJ/h 每kw·h热耗9.6MJ/kw·h, 混烧比为65%时，发电机总发电量，2784976/9.6ⅹ0.65=446868.8kw≈447MW

发电机容量可为3ⅹ250MW，当检修一台机组时，运行500MW，可充分利用回收煤气，正常不会发生放散煤气的现象。

（3）根据钢铁厂的实际需要，自备电厂发电机容量根据钢铁厂实际所需电量及电力系统能供给钢铁厂的电量两者之间的差额，考虑一定的备用量来决定。

自备电厂容量确定后，其机组台数和单机容量应考虑以下几点；

（1）考虑系统的稳定，单机容量不宜超过所在电力系统总容量的5~7%，如当系统总容量为6000MW时，最大的单台机组容量不宜超过300~400MW，具体多大，

视电力系统稳定情况而定。

（2）根据钢铁厂分期建设及自备电厂建设工期配合的需要。为配合钢铁厂高炉投产的需要。自备发电机组应在高炉投产前半年投入运行。因此，在自备电厂的建设进

度赶不上高炉投产的进度时，可先建设小容量的发电机组，使其适应钢铁厂分

阶段建设的需要。

（3）根据机组检修周期确定机组数量。在正常情况下，应有两台机组处于运行状态，一提高对钢铁厂供电的可靠性，每台发电机组每年都有大约40天左右的检修期，

如考虑发电机检修，设置三台以上的发电机最好。