卫东红
（山西焦化股份有限公司，山西 洪洞041606）
［摘 要］山西焦化股份有限公司新建项目投运后，其蒸汽系统春秋季高压蒸汽富余量约90 t/h、夏季高压蒸汽富余量约50 t/h、冬季无富余蒸汽。为充分利用富余蒸汽，减少高品位蒸汽与除盐水的浪费，经分析与论证，决定增设2台10 MW抽汽凝汽式汽轮发电机组，采用母管制供汽+排汽直接进空冷岛+同步发电机的技术方案，利用该部分富余蒸汽发电。项目于2023年3月全面开工建设，2024年5月单机试车，2024年7月带负荷试车，2024年9月完成168 h性能测试，测试结果表明，2台汽轮发电机组整体运行平稳（解决了试运行过程中出现的问题），汽轮机本体各项运行参数均能控制在指标范围内。本项目投运后，年发电量可达64 800 MW·h，年利润总额可达846万元，经济效益显著，并可减少燃料使用和污染物排放，环保效益也十分显著。
［关键词］富余高压蒸汽；综合利用方案；抽汽凝汽式汽轮发电机组；母管制供汽；排汽直入空冷岛；同步发电机；性能测试；问题处理
［中图分类号］TQ083+.4；TK2841 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）01-0067-04
0 引 言
山西焦化股份有限公司（简称山西焦化）现有4台汽轮发电机组，合计发电能力35 MW；其中，1#、2#汽轮发电机组为供汽车间3台35 t/h燃气锅炉的配套设备，于2001年7月投运，发电能力12 MW（2×6 MW）；3#汽轮发电机组为三炼焦车间1台79 t/h干熄焦余热锅炉的配套设备，于2016年6月投运，发电能力3 MW；4#汽轮发电机组为二炼焦车间1台73 t/h干熄焦余热锅炉的配套设备，于2019年12月投运，发电能力20 MW。结合山西焦化规划建设的三炼焦车间备用干熄焦余热锅炉、炭黑厂35 t/h尾气锅炉、3#～6#焦炉上升管余热利用项目情况，3个炼焦车间全干熄焦生产，新建项目投运后，山西焦化蒸汽系统供汽情况如下：二炼焦车间干熄焦余热锅炉产蒸汽用于4#凝汽式汽轮发电机发电；三炼焦车间备用干熄焦装置建成具备满负荷全干熄焦生产能力，干熄焦余热锅炉产蒸汽量最大可达90 t/h（温度435 ℃、压力3.8 MPa）；3#～6#焦炉上升管余热利用项目副产蒸汽30 t/h（温度350 ℃、压力1.0 MPa）；炭黑厂35 t/h尾气锅炉增建后产蒸汽50 t/h（温度400 ℃、压力3.8 MPa）。上述规划建设项目投运后，结合山西焦化蒸汽系统供需平衡，在不考虑焦化装置富余煤气送供汽车间燃气锅炉生产蒸汽的情况下，春秋季所产高压蒸汽富余量约90 t/h，夏季（夏季指当地每年4月16日—9月15日，共5个月）富余高压蒸汽量约50 t/h（夏季需增开蒸汽喷射制冷机组，故蒸汽富余量会减少），冬季无富余蒸汽（冬季需外供生活区及周边农户采暖，无富余蒸汽）。若富余蒸汽得不到充分利用，不仅浪费大量的高品位蒸汽，而且需对系统补充大量除盐水，不符合节能减排要求。通过对汽轮机设备参数及供汽方案等进行对比分析，最终选择出适合山西焦化的富余高压蒸汽利用技术方案，取得了良好的经济效益、社会效益、环保效益。以下对有关情况作一介绍。
1 技改方案选择
1.1 总体改造方案比选
综合山西焦化蒸汽系统供需平衡情况，春秋季蒸汽系统高压蒸汽富余量约90 t/h（最大富余量），依据现场取汽点至拟建项目场地汽轮发电机组布置位置的路径，经计算确定出沿途的压降、温降，进而确定汽轮发电机组的进汽参数；为响应国家节能减排政策号召以及地方政府对水资源取水指标的限制，选取汽轮机排汽直接空冷的方案，依据空冷机组排汽装置的设计参数确定排汽参数。进/排汽参数以及蒸汽量确定后，据山西焦化春秋季蒸汽系统高压蒸汽富余量约 90 t/h、夏季富余量约 50 t/h、冬季无富余的情况，经热力计算，可选择建设1台 20 MW或建设2台10 MW汽轮发电机组两种方案。方案一——建设1台额定进汽量 90 t/h、额定功率 20 MW的抽凝空冷汽轮发电机组（即排汽采用空冷器的抽汽凝汽式汽轮发电机组，下同）；方案二——建设2台额定进汽量 45 t/h、额定功率10 MW的抽凝空冷汽轮发电机组。
1）方案一。该方案机组设备占地面积小、系统维护量小，但机组额定进汽量 90 t/h，夏季高压蒸汽富余量50 t/h的工况严重偏离设计工况，会致机组运行效率低，夏季（24×30×5=3 600 h，下同）工况下发电量合计为（3217-2227） kJ/kg×47%×50 t/h×1000 kg/t×3600 h÷3600 s/h=23 265 MW·h（3 217 kJ/kg、2 227 kJ/kg分别为汽轮机进口、出口蒸汽焓值，47%为发电机的效率）。
2）方案二。该方案单台机组额定进汽量 45 t/h，进汽量±10%为设计高效率点范围，春秋季2台机组均可处于最高效率点运行，夏季蒸汽系统高压蒸汽富余量50 t/h 的工况下一台机组停运、另一台机组可保持在最高效率点运行，夏季工况下发电量为（3217-2227）kJ/kg×78%×50 t/h×1000 kg/t×3600 h÷3600 s/h=38 610 MW·h（3 217 kJ/kg、2 227 kJ/kg分别为汽轮机进口、出口蒸汽焓值，78%为发电机的效率），但该方案机组设备占地面积大、系统维护量大。
综合比较两个方案，采用方案二，春秋季2台机组均处于最高效率点运行、夏季1台机组仍可保持最高效率点运行，电价以0.457元/（kW·h）计，相较于方案一每年可增效（38610000-23265000）×0.457÷10000=701.266 5 万元，且机组运行方式比较灵活，2台机组夏季可互为备用，故本项目采用方案二。
1.2 汽轮机主蒸汽供汽方案比选
更多内容详见《中氮肥》2026年第1期