燃-热-电-水-盐五效一体高效循环利用技术要求编制说明

《燃-热-电-水-盐五效一体高效循环利用技术要求》团体标

准编制说明

一、任务来源

根据钢协〔2019〕163号文《中国钢铁工业协会中国金属学会

关于开展<钢铁高质量发展标准引领行动>的通知》的要求，为提高

中国钢铁工业的国际影响力，突出行业发展亮点、环境保护意识、

社会责任贡献，实现国际认识变革。选择最能代表中国钢铁工业先

进性的工艺、技术、装备和产品，在行业内树立典范，以高水平标

准引领中国钢铁品牌建设和行业健康发展。提出《燃-热-电-水-盐五

效一体高效循环利用技术规范》团体标准制定项目。

本标准由中国钢铁工业协会、中国金属学会提出并归口。由首

钢京唐钢铁联合有限责任公司、北京首钢国际工程技术有限公司和

冶金工业规划研究院共同起草，并参与前期研究、调研和标准的编

制、修改以及标准推广等工作。

二、制定本标准的目的和意义

钢铁企业做为能源消耗大户，对水、电等能源介质需求量巨大，

能源效率利用率低，钢厂自身富余大量煤气资源，大部分钢厂为利

用煤气建设高温高压或高温超高压发电机组，以降低企业运营成本，

但是发电效率较低，未能充分利用煤气资源。CCPP（CombinedCycle

PowerPlant）机组主要由燃机及配套发电机、余热锅炉、汽机及配

套发电机三部分组成，其发电效率大于45%，而超高温亚临界机组

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是普通燃气机组中发电效率最高的仅为40%。可见CCPP机组所构

成的燃气蒸汽联合循环发电效率更高，利用其发电也有利于低品质

能源的节能增效。

由于水资源时空分布不均、部分地区气候反常、用水量不断增

加、浪费、水质污染等原因，造成我国是一个严重缺水的国家，尤

其是华北、西北地区严重缺水，部分地下水严重超采，出现大面积

漏斗区。因此,一方面必须加大污水循环利用力度，另一方面必须开

发非常规水资源。

面对着占全世界储水总量近97%的大海,淡化海水正是解决这些

问题最好的途径。随着海水淡化装备的快速发展及国家节能减排压

力的增加，低温多效海水淡化工艺（MED）近来发展速度远远超过

海水反渗透（SWRO）及多级闪蒸（MSF），其不仅能够回收利用余

能余热资源，还可以生产出高品质的除盐水，解决水资源短缺，助

力污水零排放。

在国家大力倡导海水淡化的今天，海水淡化产业向盐化工和制

碱产业延伸，将海水淡化和制碱及盐化工产业结合是未来发展的必

然趋势。围绕一次海水淡化排放的浓盐水，通过关键技术研发与集

成，形成淡水、两碱液体原料、镁基系列产品、溴素、氯化钾及碳

酸钙等有价元素整体利用系统，实现零排放。

通过使用燃-热-电-水-盐五效一体高效循环利用技术，实现了低

热值的能源的高效利用，还为企业提供了大量的电力、淡水资源，

把海水淡化与工业冷却、制盐、化学资源提取等相结合，降低成本、

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提高总体效益、减少环境污染。

三、标准编制过程

首钢京唐钢铁联合有限责任公司、北京首钢国际工程技术有限

公司、冶金工业规划研究院共同承担了《燃-热-电-水-盐五效一体高

效循环利用技术规范》团体标准的编制工作，共同组建了该标准的

编制工作组，明确各自的责任和分工。立项后，成立了由首钢京唐

钢铁联合有限责任公司为牵头单位的标准编制工作组，并明确了标

准主要框架内容、编制时间节点、任务分工等。随后，编制组迅速

开展工作，分工协作，经过小组内部多次论证及审核，于2020年10

月中旬形成了初步的标准草案。2020年10月到2020年12月，工作

组对标准草案进行了多次讨论和修改完善，最终形成了征求意见稿。

四、标准编制原则

本标准在起草过程中主要按GB/T1.1-2020《标准化工作导则第

1部分：标准的结构和编写规则》的要求编写。一是满足企业使用

需要的原则。力争达到“科学、合理、先进、实用”。二是争取实现

团体标准的“先进性”和“环保”的要求，满足团体标准在行业内树立

典范的要求。三是努力创新的原则。在与国家标准体系协调一致的

基础上，在高效循环利用等方面进行创新。

五、主要技术内容

（一）标准编写格式

本标准参照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分:标准的结

构和编写规则》的要求进行编写，主要内容包括：范围、规范性引

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用文件、工艺与原理、介质要求、系统要求、控制系统、效益。

（二）关于适用范围

本标准在范围界定方面，适用于沿海钢铁行业燃气、热力、电

力、水和盐的高效循利用。电力、化工等行业也可参照执行。

（三）术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义。

（四）系统要求

由于目前还没有燃-热-电-水-盐五效一体高效循环利用技术的

相关标准，在参考《钢铁行业海水淡化技术规范第1部分：低温多

效蒸馏法》、《钢铁行业海水淡化技术规范第2部分：低温多效水电

耦合共生技术要求》、《钢铁行业海水淡化技术规范第4部分：浓

含盐水综合利用》的基础上，提出了燃-热-电-水-盐五效一体高效循

环利用技术的标准。本标准对燃-热-电-水-盐五效一体高效循环利用

技术提出了一些系统要求。

燃-热-电-水-盐五效一体高效循环利用系统的建设必须按钢铁

企业煤气资源条件，同时综合考虑钢铁企业实际需水量合理选择机

组，联合循环机组不应作为电力调峰机组，燃气-蒸汽系统应采用联

合循环方式。

燃-热-电-水-盐五效一体高效循环利用系统中的燃气-蒸汽联合

循环系统的布置宜采用多轴布置。燃气轮机及所带发电机为一组，

燃气轮机轴向排气时，组与组之间宜平行布置，余热锅炉同轴线连

续布置；燃气轮机侧向排气时，组与组之间可纵向一直线布置，也

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可平行布置，余热锅炉宜垂直于燃气轮机发电机组布置。汽轮机及

所带发电机为另一组，根据现场条件灵活布置。

燃机—汽机采用分轴布置方式，汽机不受燃机约束，汽机及海

淡机组在运行调整上更加灵活。宜采用卧式余热锅炉，与立式余热

锅炉比较，更利于维护及检修，提高余热锅炉的持续运行时间。汽

轮机宜采用补汽凝汽式汽轮机，为单缸体结构，全周进汽，滑压启

动方式，排汽口配置喷水减温装置，以利于热法海水淡化装置的热

能平衡调节。

燃气-蒸汽联合循环发电机组中的汽轮机性能应与机组的负荷

要求相适应。受煤气燃料变化和海水淡化系统负荷的波动，配套的

汽轮机应具有滑压运行、快速启停的功能。应设置蒸汽旁路系统，

蒸汽旁路系统应能在汽轮机启动或甩负荷时，及时向海水淡化装置

或大气排除多余的蒸汽，以保证余热锅炉及汽轮机的安全。应根据

余热锅炉的各种不同压力级，设置全流量主汽、补汽温度提升装置，

解决燃机快速启动与汽机暖机较慢的矛盾，提升了冷、温、热三态

启动速度。

（五）关于排汽装置

排汽装置是连接汽轮机和海水淡化装置的重要设备，本标准根

据现场实际运行情况对排汽装置的设计提出了要求。汽轮机排汽口

标高与低温多效海水淡化装置进汽口标高宜一致，可通过调整低温

多效海水淡化装置首效蒸汽进口标高与汽轮机排汽口相适应，优先

选择轴向排汽的汽轮机用于低温多效海水淡化装置。排汽装置应具

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有分离汽轮机排汽中部分水分和容纳汽轮机排汽及各级旁路同时排

入蒸汽的能力，热力系统的化学补充水宜补入排汽装置，排汽装置

宜具有真空除氧的功能，可不配置抽真空设备，由海水淡化装置建

立排汽装置真空。

（六）水电耦合共生技术

水电耦合共生技术指的是发电机组与低温多效海水淡化装备直

接耦合，将从余热锅炉来的高品质蒸汽首先用于汽轮发电机组发电，

做完功的汽轮机负压排汽（乏汽）再直接进入低温多效海水淡化装

置生产除盐水。发电机组生产的电能输入公司电网，海水淡化水则

送入公司生产水管网用于生产补水，同时海水淡化第一效冷凝水送

入余热锅炉重复利用。该技术可以节省为发电机组凝汽器设置直流

冷却设施的投资及运行费用。

本标准参考采用水电耦合共生技术的企业的实际运行经验对水

电耦合共生技术提出了一些要求。例如应用于水电耦合共生技术的

低温多效海水淡化装置宜选用LT-MED工艺。低温多效海水淡化装置

的盐水顶值温度宜低于70℃。低温多效海水淡化装置的负荷变化范

围宜按30%～110%设计，并与汽轮发电机负荷变化范围相适应。低

温多效海水淡化装置的淡化水温度宜小于40℃。低温多效海水淡化

装置应有独立的真空保护系统。汽轮机进汽量及排汽量宜根据匹配

的低温多效海水淡化容量设置。汽轮机进汽量大于低温多效海水淡

化装置所需排汽量的，汽轮机应设置抽汽调节装置，保证排汽量。

汽轮机的排汽参数宜满足低温多效海水淡化装置要求，排汽焓值不

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低于2625kJ/kg，或排汽参数保持在0.035Mpa.a，74℃以上。排汽参

数宜保证低温多效海水淡化装置首效浓盐水温度低于顶值盐水温

度。

（七）关于浓盐水综合利用

在国家大力倡导海水淡化的今天，海水淡化产业向盐化工和制

碱产业延伸，围绕一次海水淡化排放的浓盐水，通过关键技术研发

与集成，实现浓盐水的综合利用，将海水淡化和制碱及盐化工产业

结合是未来发展的必然趋势。本标准提出使用热膜耦合技术对浓盐

水进行综合利用。采用热法浓盐水进入膜法装置的方式，解决北方

冬季海水水温低，膜法海淡能耗高的问题；热法浓盐水作为膜法的

原料水，系统回收率提高至60%；膜法产生的高含盐量浓海水，有

利于后期盐化工及深度开发利用，提高了经济效益；热法与膜法产

水含盐量不同，按不同比例进行混合勾兑，可满足不同用户需求。

（八）关于控制系统

燃-热-电-水-盐五效一体高效循环利用技术由多个系统组成，控

制系统需将多个系统进行整合以实现集中控制，本标准对控制系统

提出了一些要求。控制系统宜采用多系统耦合控制系统，应在深入

研究系统工艺的基础上，将燃机控制系统（GTC）、余热锅炉控制

系统（HRSGC）、汽轮机数字电液调节系统（DEH）、汽轮机跳闸

保护系统（ETS）、汽轮机仪表监控系统（TSI）、公辅系统、海水

淡化控制系统等进行深度集成，形成一套以燃气-蒸汽联合循环发电

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机组和低温多效蒸馏海水淡化技术为核心，复杂的多系统耦合控制

系统。

六、与国内其它法律、法规的关系

制定本标准时依据并引用了国内有关现行有效的标准，也不违

背国内其它行业标准、法律、法规及强制性标准的有关规定。

七、标准属性

本标准属于中国钢铁工业协会、中国金属学会团体标准。

八、标准水平及预期效果

该标准的制定能有效规范燃-热-电-水-盐五效一体高效循环利

用技术的工艺原理、介质要求和系统要求，践行了循环经济和绿色

发展的理念，开辟了低端能源高效梯级利用的新途径，为钢铁生产

构建了一条新型的循环经济产业链，为海水淡化产业走低成本路线

具有重要的示范作用，有利于体现团体标准的引领作用。

九、贯彻要求及建议

本标准归口单位为中国钢铁工业协会和中国金属学会，经过审定

报批后，由中国钢铁工业协会和中国金属学会发布。建议在沿海钢

铁行业等相关单位进行宣贯执行。

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《燃-热-电-水-盐五效一体高效循环利用技术要求》团体标

准编制说明

一、任务来源

根据钢协〔2019〕163号文《中国钢铁工业协会中国金属学会

关于开展<钢铁高质量发展标准引领行动>的通知》的要求，为提高

中国钢铁工业的国际影响力，突出行业发展亮点、环境保护意识、

社会责任贡献，实现国际认识变革。选择最能代表中国钢铁工业先

进性的工艺、技术、装备和产品，在行业内树立典范，以高水平标

准引领中国钢铁品牌建设和行业健康发展。提出《燃-热-电-水-盐五

效一体高效循环利用技术规范》团体标准制定项目。

本标准由中国钢铁工业协会、中国金属学会提出并归口。由首

钢京唐钢铁联合有限责任公司、北京首钢国际工程技术有限公司和

冶金工业规划研究院共同起草，并参与前期研究、调研和标准的编

制、修改以及标准推广等工作。

二、制定本标准的目的和意义

钢铁企业做为能源消耗大户，对水、电等能源介质需求量巨大，

能源效率利用率低，钢厂自身富余大量煤气资源，大部分钢厂为利

用煤气建设高温高压或高温超高压发电机组，以降低企业运营成本，

但是发电效率较低，未能充分利用煤气资源。CCPP（CombinedCycle

PowerPlant）机组主要由燃机及配套发电机、余热锅炉、汽机及配

套发电机三部分组成，其发电效率大于45%，而超高温亚临界机组

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是普通燃气机组中发电效率最高的仅为40%。可见CCPP机组所构

成的燃气蒸