钢铁企业高效煤气发电技术发展探究

钢铁企业高效煤气发电技术发展探究

魏佑峰  王鹏  杨曙东  孟庆超  陈超

山东泰山钢铁集团有限公司  山东省济南市  271100

摘要：煤气发电，即把煤等可燃物质，在炉燃烧产生的煤气，通过回收使用，并结合发电机组燃料形式，采取发电机把煤气内蓄积的能量转化成电能的一种能源方式。从钢铁企业发电效益提高角度考虑，需合理使用高效煤气发电技术。因此，本文在分析钢铁企业煤气发电技术发展阶段情况的基础上，进一步重点分析钢铁企业高效煤气发电技术要点，希望以此为钢铁企业高效煤气发电目标的实现提供有效技术支撑。

关键词：钢铁企业；高效煤气发电技术；发展阶段；技术要点

近些年来，随着我国社会经济快速发展，工业生产行业也随之发展起来。对于钢铁企业来说，作为工业生产的龙头企业之一，其发展需获得各项技术的革新。比如在煤气发电技术方面，需合理利用高效煤气发电技术，使富余煤气资源得到高效回收利用，并实现节能降耗的目的。总体而言，为革新钢铁企业煤气发电技术，促进钢铁企业生产工作效益水平的提高，本文围绕“钢铁企业高效煤气发电技术发展”进行分析探究价值意义深远。

1.钢铁企业煤气发电技术发展阶段情况分析

从国内钢铁企业煤气发电机组规模层面分析，因钢铁企业煤气热值、富余煤气量、企业电力调度灵活性等方面存在一定限制，使其规模通常较小，多数为中小型规模机组。结合传统发电机组装机规模、发电参数、发电效率匹配关系，发现对于亚临界等高参数高效发电技术，在大型发电机组中应用广泛。而对于钢铁企业中小型煤气发电机组，传统模式下主要利用中温中压、高温高压等参数形式，在此情况下使机组参数、发电效率均不够高。

在国家对钢铁企业节能减排、提质增效工作要求越来越高的情况下，其煤气发电技术也需持续革新发展，即以高效化、高参数化作为发展方向，确保高效煤气发电技术不仅能够应用到大型发电机组当中，而且还能够应用到中小型煤气发电机组当中[1]。结合相关调查数据结构发现，随着煤气发电技术的不断更新换代，从第一代技术发展到了如今的第四代技术，以超高温亚临界中间再热技术为主，使钢铁企业煤气发电机组整体运行效率提高。具体而言，钢铁企业煤气发电技术发展阶段情况如下：

（1）第一代技术，参数系列中温中压，技术参数3.83MPa、450℃，典型机组规模25MW，全厂热效率25%，发电煤耗491gce/kWh。

（2）第二代技术，参数系列高温高压，技术参数9.8MPa、540℃，典型机组规模50MW，全厂热效率31%，发电煤耗396gce/kWh。

（3）第三代技术，参数系列高温超高压中间再热，技术参数13.7MPa、540℃/540℃，典型机组规模65MW-135MW，全厂热效率37%，发电煤耗332gce/kWh。

（4）第四代技术，参数系列超高温亚临界中间再热，技术参数17.5MPa、571℃/571℃，典型机组规模80MW-150MW，全厂热效率40.5%，发电煤耗307gce/kWh。

结合上述数据可知，钢铁企业煤气发电技术经历了四个发展阶段，现状下的第四代超高温亚临界中间再热技术热效率已达到40.5%，单位发电标准煤耗为307gce/kWh，具备理想的节能降耗效果。

从第四代高温亚临界中间再热技术与第二代高温高压技术相比，在发电效率方面提高＞30%，如果替换成更高参数的超高温亚临界中间再热机组，煤气利用效率将能够进一步提升，这样有助于钢铁企业经济效益的提升[2]。此外，数据调查发现，相关钢铁企业典型80MW超高温亚临界机组与典型60M高温高压机组相比，基于煤气耗量相同情况下，典型80MW超高温亚临界机组年均多发电1.464亿kWh，具备良好的经济效益。

2.钢铁企业高效煤气发电技术要点分析

在钢铁企业为实现高效煤气发电，需掌握相关技术要点，提高煤气利用效率，达到节能减排的目标，进一步提高经济效益。具体而言，主要技术要点如下：

2.1高参数小型化煤气发电技术

从现状来看，钢铁企业高效煤气发电技术中，高参数小型化煤气发电技术的应用价值颇高，可发挥其高效的特点优势。究其原因，主要体现在两方面，即：其一，能够使蒸汽参数提升；其二，能够增加中间再热。

处于极限压力范围当中，维持初温与背压，在蒸汽压力逐渐提升的情况下，即便主蒸汽初始焓值（ho）会一定程度下降，但汽轮机组整体理想比晗有所下降，并使循环热效率下降。然而，处于具体工程运行当中，主蒸汽压力比极限压力低，所以蒸汽初压的提升，有助于机组循环热效率的提升。当初压提升的基础上，再提升初温，有助于循环的高温加热段增加，促进循环温差的增加，并进一步提高热效率。

在中间再热增加的情况下，也能够使超高温亚临界机组发电效率提升。若煤气发电机组布局中间再热功能，蒸汽于汽轮机当中做完功之后，会直接置入冷凝器冷凝，蒸汽当中的绝大多数热量会通过汽化潜热的方式损失[3]。在一次中间再热增加的情况下，再热蒸汽会从汽机高压缸排汽引出，再次送到锅炉加热，到初始温度之后，能够使蒸汽的排汽湿度降低，进而降低湿汽损失，并有效促进汽轮机组循环热效率的提升。

2.2锅炉烟气余热回收及煤气预热技术

针对煤气锅炉，若将高炉煤气燃料作为主燃料，其中的排烟热损失为主要的热损失。由于造成锅炉排烟热损失的主要原因为排烟温度，因此需使锅炉排烟温度降低，进而促进锅炉热效率的提升。

考虑到烟气温度能够降低，促进锅炉效率的提升，在高效煤气发电机组方面，可利用烟气-煤气换热器吸收烟气余热，利用烟气余热，对煤气起到余热的作用，这样能够使排烟温度降低，使排烟损失减少[4]。此外，低热值煤气吸收烟气余热之后，随着煤气温度的升高，当比较高的煤气送至锅炉炉膛进行燃烧，能够使低热值煤气燃烧的稳定性得到有效保证。

所以，需合理利用锅炉烟气余热回收及煤气余热技术，使钢铁企业在运行生产活动中，高效煤气发电目标得到有效实现。

2.3案例分析

在目前国内相关钢铁企业中，高参数小型化高效煤气发电技术应用优势突出，在中小型煤气发电机组中适用性高，且经济性高，可以确保电力供应的稳定性及安全性。比如在某钢铁企业800万t产能规模中，其选用超高温亚临界中间再热发电机组，发电效率高达40.5%，煤气发电功率达2×100MW，其节能减排效果理想，且还有比较大的提升空间，市场应用前景良好，值得推广及应用。

3.结语

综上所述，对于钢铁企业，高效煤气发电技术是必须掌握的钢铁电力技术类型，该技术在实现高效煤气发电、节能降耗等方面的作用显著。因此，需结合钢铁企业煤气发电技术发展实际情况，根据机组性能、运行需求，合理配套高效煤气发电技术，比如本次重点提到的高参数小型化煤气发电技术、锅炉烟气余热回收及煤气预热技术均具备良好的应用作用，值得在钢铁企业高效煤气发电运行中应用，以此提高全厂热效率，达到节能减排的目标，进一步为钢铁企业经济效益、节能环保效益水平的提高提供有效技术保障支持。

参考文献：

[1]罗会.钢铁企业煤气发电生产的探讨[J].新疆钢铁,2023(03):58-60.

[2]许杨杨,尹朝强,刘宇钢等.超超临界煤气锅炉发电技术研究[J].冶金能源,2023,42(01):45-48.

[3]井芳波,尹刚,卫栋梁等.超高温亚临界煤气发电汽轮机设计及经济性分析[J].能源与节能,2021(12):153-155.

[4]李峰,蔡湘雯.钢铁企业煤气发电项目总平面布置探讨[J].电力勘测设计,2021(S2):60-65.