摘 要：描述了钢铁企业烧结余热回收及主抽风机汽电双拖技术，对其电气设计进行了分系统阐述，提出了设计意见并结合工程实例总结了设计经验。
关键词：烧结；余热回收；汽电双拖；电气设计
一、前言
随着国家供给侧结构性改革的不断深入，钢铁企业作为占全国工业总能耗16%的耗能大户，同时也作为去产能和改革的重点，正纷纷谋求新的节能形式。烧结工艺中冷却机排出废气带走的热能约占冶金总能耗的12％。充分回收利用这部分热量是钢铁企业亟待改革的重中之重。
目前，根据《GB/T 32962-2016 烧结余热回收利用技术规范》业内主流的烧结余热利用方案是利用烧结主烟气余热和烧结冷却废气余热进行发电、汽拖或其他应用。其中，余热回收发电在国内已经广泛推行，其电气设计因为可以借鉴中小型发电厂的设计，目前已经非常成熟。但汽拖利用中，主抽风机汽电双拖技术因其技术新颖，暂无可参考的电气设计范本，故本文将针对其配电设计和界线划分做一些探讨及说明。
二、烧结余热回收及主抽风机汽电双拖工程中的电气设计
1、烧结余热回收及主抽风机汽电双拖技术
在烧结工艺流程中可供利用的余热主要分为三种，即烧结主烟气余热、烧结冷却废气余热和烧结机尾废气余热。在大多数余热利用工程中，常常将冷却机高温、中温废气余热产生的蒸汽用于发电或拖动主抽风机，将烧结主烟气余热回收产生的蒸汽用于供冷却机余热锅炉提温利用。
传统的余热利用方式中，针对主抽风机的拖动方式主要有两种：一种是利用蒸汽驱动汽轮机拖动主抽风机；另一种是利用变频电机拖动主抽风机。而中冶北方（大连）工程技术有限公司在深入研究余热利用与烧结主抽风机技术之后，提出了主抽风机汽电双拖的概念，即汽轮机、电机与主抽风机同轴运行。如下图所示：
系统图
在这套系统中，余热锅炉蒸汽进入汽轮机做功，汽轮机与电机通过变速离合器相连，而电动机采用双出轴设计，同时拖动主抽风机运行。
烧结主抽风机功率由电动机及汽轮机输出功率共同组成，当锅炉启机时，电动机输出功率为主抽风机全部功率，当汽轮机转速达到额定时，变速离合器自动投入工作，汽轮机输出功率拖动风机，当锅炉或汽机事故或需检修时，变速离合器自动断开，同步电机正常工作，不影响主抽风机工作。
2、烧结余热回收及主抽风机汽电双拖工程中的电气设计
有别于传统的余热发电工程或汽拖工程，在烧结余热回收及主抽风机汽电双拖工程中，电气设计的首要原则是保证主抽风机及烧结主体设备的正常稳定运行，次要原则是保证余热利用的经济效益，故电气系统的设计需依上述原则进行：
在改建项目中，通常在主抽风机室内设10kV余热利用母线段，供汽轮机、余热锅炉、循环水系统与主抽风机配电。厂内10kV母线可按机分段，多采用单母线分段接线，每段母线设一回路联网线，分别取自烧结10kV不同段母线。当系统为单台机组时，为保证再循环风机与主抽风机的供电可靠性，也可采用单母线分段接线型式。
在新建项目中，高压设备的供电可由烧结高压配电统一考虑，也可在主抽风机室内设独立的10kV母线。当由烧结配电统一考虑时，因受工期不同的影响，可于烧结建设初期在烧结高压配电室仅预留余热利用高压柜位置（包括循环水泵、再循环风机及变压器馈线等），待余热设计后再进行并柜。
为保证机组的正常稳定运行，需设置独立的直流系统与UPS系统，分别为直流负荷、事故照明及DCS系统、电气、热控、通讯等重要负荷供电。部分I类负荷可参照火力发电厂相关设计规范配置保安电源。
根据余热回收及主抽风机汽电双拖系统的运行及管理特点，可在主抽风机室内设机、炉、电控制室，集中控制汽机系统、电气系统、循环水系统和余热锅炉系统，并与烧结主控室进行通信。
3、工程实例中的设计划分
以中冶北方（大连）工程技术有限公司设计的赤峰远联钢铁有限责任公司320m2烧结机主抽风机汽电双拖系统工程为例，该工程采用两台4600kW汽轮机，汽电双拖两台6300kW主抽风机。工程要求主抽风机采用二拖二变频启动，启动后切旁路工频运行，待汽机达到额定转速后投入并经变速离合器共同拖动主抽风机。
我司总结了以往汽电双拖工程的设计经验，针对烧结与余热回收汽电双拖分属不同设计单位的情况，对该工程设计划分最终敲定如下：
1）主抽风机室内设配电室及主控室，负责余热回收与汽电双拖系统内全部设备的供配电及控制。
2）汽电双拖系统10kV配电采用单母线分段，每段母线引出一回来联网线路至烧结配电室，烧结配电室预留高压开关柜位置，待后期并柜。
3）因汽机循环水系统用水量远大于烧结用水量，故合建循环水泵站，并由主抽风机室配电。
4）主抽风机室消防系统归并入烧结厂区消防系统。通信系统归入烧结厂区消防系统。
三、结语
汽电双拖技术通过主抽风机电动机降低电流而节能，将传统余热发电改为汽电双拖拖动烧结主抽风机，简化了能源的转化过程，提高了余热利用效率，必将成为钢铁领域能源高效利用的又一核心技术。其中的电气设计综合了余热电厂和烧结配电两方面的内容，更需要设计者进一步增强知识储备、不断探索，以适应市场日新月异的发展需要。
参考文献：
贾江平.柳黎光.陆海华.邓建平.肖春江 烧结余热与电动机联合驱动主抽风机技术[期刊论文] - 通用机械 2013(6)