钢铁厂高温超高压煤气发电技术的分析与应用

钢铁厂高温超高压煤气发电技术的分析与应用

刘海明

浙江西子联合工程有限公司  浙江杭州 310000

摘要：本文结合某钢铁企业自备电厂项目，探讨了高温超高压煤气发电技术的应用，从而为相关钢铁企业在建设自备电厂时选择发电工艺方案方面提供参考。

关键词：钢铁厂；煤气发电技术；应用

引言

在钢铁工业步入利润微利的年代，用剩余的天然气建造自备电厂已是降低成本、提高竞争力的一种有效途径。在燃气资源十分紧张的条件下，合理配置和合理的生产技术是非常必要的。

一、钢铁企业煤气系统概述

随着钢铁行业发展的需要和国家的节约能源，高炉煤气炉技术正在缓慢地被人发现。到现在，炼钢厂过剩蒸汽的生产工艺大致分为四个时期（常压、高压及以下）、高温和次高压；高温，高压，中间加热。

随着技术的发展，燃气锅炉的主要技术指标也在持续提高；从12 MW到135 MW；各大工厂的热效率都在稳步上升，高温高压技术的效率比以前高出50%左右；不过，每产生1 kW的电能所消耗的气体总量还会继续下降，从4.53立方米/小时下降到2.98立方米/小时。

目前，国内大部分钢铁工业仍采用高温高压技术，与高温高压相比，高温高压机组年用电量比高温高压机组年多发电0.72亿 kWh，若按电费0.5元/kWh计算，在同样天然气耗量（18.25万rn3/h）标准下，高温高压机组年用电量比高温高压机组年多发电0.72亿 kWh，若按电费0.5元/kWh计算，年增效益近3600万余元，在钢铁企业低迷的今天，对钢铁行业相当于锦上添花。

随着技术进步，目前高温高压气体技术的使用领域还在不断扩展，武汉环境保护技术股份有限公司研制的高温高压设备，其核心技术指标已经超过了65 MW，可以进一步降低其主要技术指标；公司先后在河北省、广西壮族自治区、山东省等地区设立数十家高，低压机械装置。

二、高温超高压技术高效发电原理分析

高温超压燃气技术的效率高，其关键在于：提高了锅炉的蒸发器性能，并增加了一次中间加热。传统中温中压技术主要是3.82 MPa和4500℃，而高温、高压技术主要是9.8 MPa和540℃。

当主要蒸气温度和单位反压不改变时，增加总蒸气压对装置的循环热效率的作用，在最终的压强区间，维持初温度与背压是恒定的，而当蒸气压上升时，即使是初级热焓 h也是如此。

虽然减少了，但总的理想比焓下降，因而提高了系统的热循环利用率。在初始水压高于临界水压的情况下，由于初始水压的上升，水轮机的理想比焓下降，但循环热效率下降；而在实际工程中，由于各主要汽轮机的水压都低于设计的临界水压，故在不改变或不改变的情况下，增加水蒸气的初始压能有效地改善水冷系统的循环热能。

另外，高温、高压设备的发电效能比高温、高压设备更好的是通过添加一次加热、一次加热和一次加热两种方式来实现。如果没有加热，那么在涡轮完成后，蒸汽就会被送到冷凝器里，大量的热能会以蒸发的方式流失。通过将汽轮机中部段抽出的水蒸气再加热到起始点，可以减少水蒸气的水分含量，减少水汽损耗，增加水汽的循环热效率。

三、钢铁厂高温超高压煤气发电技术的应用方案比较

结合当前常压、高压等工艺技术，针对某钢厂的高炉蒸汽特征及容积特点，给出135 MW高压再热器的设计思路。采用自然循环的高压方式进行自然通风，一次加热；使用敞开式、液化气（焦炉煤气、高炉煤气）的蒸汽包炉， THA规定的最大持续挥发性（B-MCR）为90%，并提供了一台煤气热水器。本装置采用持续高温高压，一次正中心加热；双缸双排双轴凝汽型涡轮机，额定功率135 MW，机组为风冷型机组。

3.1中温中压机组与高温超高压机组比较

在此之前，中国的炼钢厂大都采用中温，中压低电压的汽轮机组。本文对中温中压和高温高压再热两种热泵的性能进行了分析。资料表明：135 MW中温中压型超临界水冷式超临界水轮机各项指标均有较大改善，平均每小时平均耗电量减少108。7 g/kW，以一座钢铁项目13兆瓦为例，年使用时间为8000个小时，可以节省11吨的煤炭。74万吨。

按发电量计算，135 MW的高温高压热电厂的能耗比中温25 MW的中压1低。13m'/kW/h，每年使用8000个工时，可以节约1公升的燃气。22x10 m/a。每千瓦77 mw，可以让他们在供电方面工作4个多小时。41×10 kW/a，每年的经济效益约为2954700元（以2013为0），折合人民币67元。

3.2两种不同容量高温超高压机组比较

目前，我国大部分已建或正在建设的高温高压机组均为650 MW或8兆瓦的单体容量，相比早期常压、高压，天然气的利用率有了很大提高；但是，由于这台机组刚刚开发不久，运行稳定度和经济性要求都低于135 MW，所以，在同等的装机容量下，78 MW和135 MW的高温高压再热器的设计参数，135 MW机组的单位发电能力下的耗煤降低了7。06 g/KW，按照135 MW的标准计算，年使用时间为8000个小时，可节省7624吨标准煤。

从单位能耗上看，135 MW高温高压设备的能耗比78 MW低。07 m/kW，按年使用时间计算，可减少7个单位的煤气消耗。56x10m'/a。每公里67 mw，可以产生更大的动能。83×10千瓦小时(kWh)/a，每年的经济收入约1896美元（按标准计算，按标准计算）。一公斤重67元）。因此，在现有的天然气资源状况下，135 MW电站的效益要优于78 MW。

3.3效益分析

公司已经建设了两台超高压热泵，配套135 MW汽轮机，一期项目已经完工；本工程解决了一家炼钢厂机组无备用、煤气放散量大、中温中压机组利用率低下的问题：一次机组采用电动风扇，中温中压机组，替代煤气供应机组。

公司二期工程已于2012年12月投入使用，取得了良好的效果。随着国家能源与环保政策的不断完善，电力行业面临的节能与环保问题也越来越严峻。三峡电站135 MW机组的投产，将为电站节省大量的标准煤提供技术支持。740,000吨，对节约能源，减少排放和环保作出了重大贡献。2台135 MW燃煤锅炉，在使用高温、超高压、高效能的前提下投入运行后，可提高16个百分点，提高60%的相对效率。

2015年1~4月发电总量、购电量和电费支出合计增加423380KW，同比增长90%。2%（天然气发电量增加37673千瓦小时，增长133%）；新的发电量减少了50%，减少了2946600kw。4%；电费支出减少了16270,000元，降幅为45%。在两台设备满载情况下，每年能发电8台。从理论上讲，该项目的年效益可达5909400元。因其效益好，能在全行业推广使用。

结束语

在炼钢厂生产中，大量的烟气、废气（蒸汽）、废液、废渣等都是可以回收再利用的主要二次能量。天然气发电技术能将过剩的气体转化为资源，将有害气体转化为资源，从而达到经济利益，降低气体排放对大气的污染；与国家节能降耗的工业方针相一致。炼钢厂的天然气资源综合开发，对减少煤炭总量、减少烟尘排放起到了积极作用，取得了显著的经济、社会效益，有着广泛的应用价值；对我国发展循环经济、节能减排、促进国民经济快速、持续、持续发展都有一定的借鉴作用。

参考文献

[1]张琦，蔡九菊，王建军等.钢铁厂煤气资源的回收与利用[.J].钢铁，2019,44(12):95-99.

[2]谢英华，唐令.低热值高温超高压煤气燃气轮机零值班技术J.机电工程，2014,31(8):1017-1021.