650m³的球形蒸汽蓄热器爆炸事故,为什么国外就没听说过呢?我总觉得这事不能是咱们的“专利”,国外也应该有。但是查了很多资料,让我失望了,还真就没发现一例。是国外做得比我们好?还是国外比较先进?是不是我崇洋媚外了?
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AI制图,非真实现场
带着这些问题,干脆一不做二不休,继续查。这一查,还真发现了一些事情。
蒸汽蓄热器的发端直至引入我国
蓄热器的全球第一个专利,是美国人麦克马洪在1873年获得的,当时是把蒸汽以高温热水的形式间接储存的方案,蓄热器由此发端。但是直到43年后的1916年,瑞典工程师鲁茨博士发明了著名的鲁茨蓄热器(蒸汽蓄热器),1921年广泛应用,到1935年为止,鲁茨蓄热器已应用了500多台,一下子打开了局面,后来陆续推广到世界各国,并成为效果显著的节能设备之一
再说说我国的应用情况。上世纪五十年代初,山西省太原钢铁厂从奥地利引进了两台80m³的蓄热器,与50吨的转炉配套使用。到七十年代中期,我国自行设计、制造、安装的蓄热器先后在机械、造纸船舶、钢铁、煤气、化工等工业企业中得到应用。但这项技术设备长期未受重视,直到20世纪80年代才开始重视其技术开发和应用。1982年底,上海松江纸浆厂使用了100m³的蓄热器,1984年从日本引进了全套先进的设计与制造技术。
为什么要用蒸汽蓄热器?
蒸汽蓄热器的使用,从本质上来看是节能环保。因为在生产过程中(尤其是冶金工业转炉工艺)蒸汽负荷波动较大,比如之前国内铜冶炼工艺中,熔炼转炉产生大量富裕蒸汽,但因负荷波动大,大部直接对空排放,造成大量能源浪费。这就跟供水一样,假如水厂供出去的水多,但是管网用户用的少,那么在管网中建一座水塔,就能平衡供水和用水的不平衡。所以,从节能角度出发,蒸汽蓄热器就应运而生了。通过增设蒸汽蓄热器,可以使生产过程中不连续蒸汽变为连续汽源,从而使蒸汽热能得到回收利用,主要适用于蒸汽负荷波动较大的供汽系统,调节供汽量和耗汽量间的不平衡,既大幅节省了能源,又提高了热效率。
国外的应用情况 (1)日本
新日铁住金君津制铁所 —— 转炉余热回收 “微型蓄热 - 缓冲” 系统
这家工厂配置了2 台 50m³ 小型球形缓冲罐(直径 4.5m,壁厚 28mm),并联于转炉余热锅炉出口与蒸汽母管之间。转炉吹炼期瞬时产生 1.8~2.2MPa 饱和蒸汽,存放于缓冲罐储热,非吹炼期罐内压力下降,饱和水闪蒸补汽,维持母管压力稳定在 1.4±0.05MPa。该蓄热器配置了双安全阀,起跳压力 1.8MPa。
JFE 钢铁东日本制铁所 —— 电炉精炼炉用汽 “快速响应缓冲罐”
这家工厂只配置了1 台 30m³ 球形缓冲罐,平时由厂区中压蒸汽母管(2.2MPa)向罐内充压至 2.1MPa。
神户制钢高松工厂 —— 分布式发电配套 “蒸汽稳压缓冲系统”
这家工厂配置了1 台 40m³ 球形缓冲罐,直径 4.2m。
(2)德国
奥鲁比斯(Aurubis)吕嫩多金属回收厂 —— 铜精炼余热回收球形蓄热器系统
这家工厂配置了4台单罐容积 120m³球形蓄热器,(直径 5.2m,壁厚 32mm),并联于余热锅炉出口与蒸汽母管,采用变压湿式蓄热。冶炼期(产汽高峰),蒸汽入罐加热饱和水,罐压升至 2.5MPa 储热;非冶炼期罐压下降,饱和水闪蒸补汽,维持母管压力 2.2±0.05MPa。
在安全管理方面,双安全阀(起跳压力 2.8MPa)、液位 - 压力 - 温度三联锁,配套氮气吹扫与远程 DCS 监控,抗震等级达德国工业建筑标准。
蒂森克虏伯(Thyssenkrupp)杜伊斯堡钢厂 —— 电炉炼钢蒸汽稳压蓄热系统
这家工厂用电炉炼钢,配置了2 台 80m³ 球形蓄热器(直径 4.8m),平时由中压母管(2.2MPa)充压至 2.1MPa;用汽高峰时罐内蒸汽直供,同步触发补汽阀快速补能,避免母管压力波动
萨尔茨吉特(Salzgitter)曼斯菲尔德钢厂 —— 分布式发电配套球形蓄热器系统
这家工厂转炉吹炼期瞬时产 1.8-2.2MPa 蒸汽,非吹炼期产汽中断,于是配置了1 台 100m³ 球形蓄热器(直径 5.0m),串联于余热锅炉与发电机之间,工作压力1.6MPa。
(3)奥地利
奥钢联(Voestalpine)林茨钢厂 —— 转炉余热回收与轧钢用汽稳压系统
这家工厂转炉吹炼期产 2.8~3.2MPa 余热蒸汽,非吹炼期产汽中断,于是配置了3 台 120m³ 球形蓄热器(直径 5.2m,壁厚 32mm),并联于余热锅炉出口与蒸汽母管之间。冶炼期蒸汽入罐加热饱和水,罐压升至 2.5MPa 储热;非冶炼期罐压下降,饱和水闪蒸补汽,维持母管压力 2.2±0.05MPa。安全管理控制方面,采用双安全阀(起跳压力 2.8MPa)、氮气吹扫系统,远程 DCS 监控。
(4)北美洲
美国纽柯钢铁(Nucor)伯明翰钢厂 —— 转炉余热回收球形蓄热器
这家工厂转炉吹炼期瞬时产 2.2~2.5MPa 蒸汽,非吹炼期产汽中断,于是配置了1 台 120m³ 球形蓄热器(直径 5.2m,壁厚 30mm)吹炼期余热蒸汽入罐储热(罐内 70% 饱和水 + 30% 蒸汽动态平衡);非吹炼期罐压下降,饱和水闪蒸补汽,维持流量稳定在 18±0.5t/h。
美国钢铁(USS)加里钢厂 —— 转炉 - 发电一体化球形蓄热器
这家工厂转炉余热蒸汽压力波动大,导致汽轮发电机组频繁调峰,效率低,维护成本高。为了解决上述问题,配置了1 台 180m³ 球形蓄热器(直径 5.8m),连接余热锅炉、汽轮发电机与蒸汽管网。
加拿大阿尔戈马钢铁(Algoma Steel)—— 转炉 - 轧钢蒸汽平衡球形蓄热器系统
转炉产汽间歇性强,轧钢加热炉、酸洗线等用汽负荷波动大,需天然气锅炉补汽,能耗与碳排放高。于是设置了2 台 150m³ 球形蓄热器(直径 5.5m),双罐并联。冶炼期蒸汽入罐加热饱和水,罐压升至 1.8MPa 储热;非冶炼期罐压下降,饱和水闪蒸补汽,维持母管压力 1.6±0.05MPa。安全方面,采用双安全阀(起跳压力 2.1MPa)、氮气吹扫系统,远程 DCS 监控,满足加拿大 CSA B51 压力容器规范。
深深地思考
有数据显示2025年我国粗钢产量约960.8百万吨,同期日本80.7百万吨、德国34.1百万吨、美国82.0百万吨、加拿大11.5百万吨、南非6.0百万吨。
看完上述这些案例,大家是不是发现一个很重要的问题:国外之所以没有发生650m³的球形蒸汽蓄热器爆炸事故,最根本的原因是他们就没有产能那么大的钢厂和转炉,不可能设计、安装、使用过,根本就没有发生故障、事故的机会。
之所以我们用得到650m³甚至1000m³规模的球形蒸汽蓄热器,跟我们的工业制造大国、产能大国的身份是匹配的。当然不能因为我们规模大、独立自主造得出、用得上这样的产品就骄傲,因为越是国际领先的,世界上独一份的,就更要注意——我们没法躺着别人的路过河,就必须严格遵守设计标准、操作规程,安全上一刻也不能松懈。只有如此才能把安全生产落实到实处。
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