CCPP与全烧高炉煤气发电技术综合对比分析

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1、万方数据总第152期2014年第6期山西冶金SHANXIMETALLURGYTotaI152No．6．2014生产实馥一毫姆菽木CCPP与全烧高炉煤气发电技术综合对比分析马赛(北京中冶设备研究设计总院有限公司，北京100029)摘要：针对钢铁企业高炉煤气利用现状，通过综合对比煤气一蒸汽联合循环发电技术与全烧高炉煤气发电技术，分析各自的优势与缺点。为钢铁企业选择利用高炉煤气的发电技术提供参考，为钢铁企业节能减排做出贡献，同时带来可观的经济效益。关键词：余热发电高炉煤气余热回收中图分类号：TM61文献标识码：A文章编号：1672—115

2、2(2014)06．旬∞19。03节能减排是工业发展过程中面临的重大战略性任务。“十二五”期间，钢铁企业面临节能减排任务尤其艰巨，随着法律法规要求进一步严格，企业生产的环保成本将不断加大，生产低碳化的趋势不可逆转。如何挖掘节能潜力、降低能耗和产品成本、取得较好的经济效益，已成为各化工企业的当务之急。钢铁企业中的“三气”为焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气，其中高炉煤气虽然有效气体含量低，但产量最大，在“三气”二次能源总量中所占比重也最大，约为64％，同时钢铁企业高炉煤气的放散率也最高。因此，高炉煤气的有效利用成为钢铁企业节能降耗的重中之重

3、。近些年，通过燃烧高炉煤气进行发电的技术主要有低热值煤气燃气轮机技术(CCPP，也称“煤气一蒸汽联合循环发电技术”)和全烧高炉煤气锅炉技术。l高炉煤气发电工艺简介煤气压缩机系统电机和励磁机等，一般分为单轴和多轴布置形式[¨。煤气一蒸汽联合循环发电原理如图l所示。CCPP工艺流程为：高炉煤气经除尘加压后与加压的空气混合进入燃烧室燃烧，所产生的高温高压燃气进入燃气透平机组膨胀做功，燃气轮机通过减速齿轮传递到汽轮发电机组发电；燃气轮机做功后1．1煤气一蒸汽联合循环发电技术ccPP由高炉煤气供给系统、余热锅炉系统、燃气轮机系统、蒸汽轮机系统

4、和发电机组系统组成。主要设备有高炉煤气压缩机、空气压缩机、煤气预热器、空气预热器、余热锅炉、燃气轮机、蒸汽轮机、发收稿日期：2014一09—14作者简介：马赛(1986一)，男，硕士研究生，主要研究方向：余热发电及钢铁企业能源资源综合利用，助理工程师。E—mail：眦sai86@126．com图1煤气一蒸汽联合循环发电原理的排气进入余热锅炉，锅炉换热产生的蒸汽进入蒸汽轮机做功，带动发电机组发电。1．2全烧高炉煤气锅炉技术全烧高炉煤气锅炉技术以高炉煤气为原料，采用高温高压燃煤气锅炉，其蒸发量为220t／ll，出口蒸汽压力9．8MPa，

5、温度为540℃，配500MW汽轮发电机组。每小时消耗高炉煤气190000～230OoomⅦ。燃烧高炉煤气与燃烧煤相比，产生的粉尘和含硫物较少，因此节能环保效益十分明显[1]，其工艺流程和简要设备如下页图2所示。通过高炉煤气在锅炉中燃烧产生的蒸汽，蒸汽万方数据山西冶金E—ma№xyjbjh@126_com第37卷图2全烧高炉煤气工艺流程及简要设备在蒸汽轮机中做功进而带动发电机发电。此外通过蒸汽轮机可以供应工业蒸汽用于冬季采暖，也可用锅炉产生的蒸汽拖动汽动高炉鼓风机向高炉供风。2综合对比分析2．1技术工艺特征分析2．1．1煤气一蒸汽联合

6、循环发电技术1)对燃料的品质要求较高。采用CCPP的必要条件是企业需具有足够的煤气资源，否则将会因煤气流量不足而导致cCPP的机组负荷不足，难以发挥其效益。如某钢铁企业cCPP机组(300Mw)的设计负荷范围为150～300MW。以最低负荷运行需消耗燃料量为：高炉煤气30万m3／h，焦炉煤气2．3万m3／h。只要ccPP运行，则煤气的消耗量基本固定，可调节空间很小。而煤气供应量一旦小于机组最低负荷运行所需的消耗量，CCPP机组只能停机。而在实际生产中，一旦发生煤气事故或高炉临时故障休风，煤气供应量短时间内缺口较大，无法满足cCPP运

7、行需要，只能停机，而停机后再启动会严重影响机组寿命，同时浪费大量蒸汽，经济损失大[2

8、。cCPP对外部条件要求也十分苛刻，只要运转就成为必保用户，大幅度增加了企业内部煤气平衡与调度的难度，需要多方面新技术和运行模式与其相适应。2)对煤气的各项参数指标要求严格，在生产中，机组对燃料要求不允许有很大的波动。如果高炉煤气流量、压力不稳定会造成跳车发生。而一旦出现故障发生跳车，会对设备、环境及安全生产产生一系列的影响。3)设备复杂，控制严格，维护困难且费用高。相对于常规燃气轮机，(：cPP的系统增加了除尘器、压缩机，因此ccPP的调节系统比

9、较复杂，调节参数增加，调节精度要求提高。同时由于ccPP设备复杂，造成维修费用很高。4)降低污染物排放，提高环保水平。相比于常规火力发电，CcPP排放的c0：量降低45％～50％，且没有SO，、灰渣和飞灰，N0：的排放量也很低，具有良