钢铁厂燃用低热值煤气燃气蒸汽联合循环发电装置探讨刘旭.pdfVIP

2003年第3期 钢 铁 技 术 · 37 · ·热力 · 钢铁厂燃用低热值煤气 燃气－蒸汽联合循环发电装置探讨 热通室 刘 旭 孙明庆 【摘 要】着重讨论燃气 — 蒸汽联合循环发电装置在钢铁厂的应用。首先从钢铁厂副产煤气的波动规律入手，初步 确定燃气轮机的副产煤气消耗量和剩余煤气放散量，确定联合循环发电装置燃用低热值煤气时的利用方案以及机组的配置和 改造方案。 【关键词】副产煤气 燃气轮机 单循环 联合循环 热电联产 前言 的 CCPP 在宝钢建成投产。该装置由中冶赛迪公司 钢铁厂常常存在这样的状况：一方面低热 （原重庆钢铁设计研究总院）设计，日本川崎－瑞 值高炉煤气大量排放，所含能量流失和造成 士 ABB 公司制造。机组输出电功率 145 MW，提供 环境污染。1998 年，我国生铁年产量超过 1 蒸汽 180 t/h，燃用热值为 3266 kJ/m3 的高炉煤气 亿 t，全行业高炉煤气放散率仍达 11.3％。 36.2万 m3/h，热电转换效率达 46.52％，投产后年 年放散高炉煤气量 200 亿 m3 以上，年放散高 发电量 11 亿kWh，为宝钢创造了良好的经济效益， 炉煤气的热值折合标煤达 240 万 t。如按标煤 同时为我国钢铁厂回收放散的高炉煤气发电走出 270 元/t 计，其热量价值 6.5 亿元。 了一条新路。 另一方面钢铁厂又是用电大户，吨钢耗电 量在 500 kWh 左右，钢铁厂需从外部电网上 1 CCPP 及钢铁厂 CCPP 简介 大量购电，由于购电费用高，钢铁产品的电 1.1 CCPP 简介 力成本相当高。 CCPP 是由燃气轮机发电和蒸汽轮机发电叠加 此外，高炉煤气的大量放散，严重污染环境。 组合起来的联合循环发电装置。我们知道，在常规 高炉煤气的主要成分是 CO 和N2 。其中 CO 是无色、 蒸汽发电中，锅炉产生蒸汽用来发电是利用蒸汽朗 无味的有毒气体。每立方米高炉煤气的 CO 含量约 肯热力循环来做功，做功发电是利用蒸汽的状态变 为 0.5 kg。按现行 GB3095－96《环境空气质量标 化来完成的。燃料燃烧产生的高温烟气（1200℃～ 准》，其三级空气质量标准规定的 CO日平均浓度为 1600℃）只用于加热蒸汽（蒸汽一般加热到 450 6 mg/m3 3 ℃～560℃），然后由蒸汽驱动汽轮机发电。此时， ，可见每立方米高炉煤气足以使 2 万 m 空 气的 CO 含量超过三级空气质量标准，严重污染环 高温烟气的做功能力（温度差和压力能）（即燃气 境影响人体健康。 勃莱敦热力循环的做功能力）被浪费掉了。而在 钢铁厂燃用低热值煤气燃气-蒸汽联合循环发 CCPP 装置中，有燃气－蒸汽两个热力循环，即燃 电装置（CCPP，为英文 Combined Cycle Power 气勃莱敦热力循环和蒸汽朗肯热力循环（燃气－蒸 Plant 的缩写），可回收放散的低热值煤气用于发 汽联合循环焓熵图见图 1）。 电、供热，且热电转换效率达 40％～46％，具有 在燃气勃莱敦热力循环中，燃料燃烧产生的高